Microscopie à effet tunnel (STM), Jonction moléculaire unique (SMJ), Commutation de conductance, Photochromisme, Commutation redox, Viologène, Diaryléthène, Greffage électrochimique par sels de diazonium, Réactivité en surface

Ma thèse porte sur l'étude des molécules uniques par microscopie à effet tunnel (STM), et se divise en deux parties. La première concerne la construction de jonctions moléculaires uniques (SMJ) avec la STM pour étudier leurs propriétés électroniques, telles que la conductance et la commutation (Chapitres 2, 3 et 4). La seconde partie examine les réactivités photo-induites à l'échelle sub-moléculaire à l'interface solide-liquide (Chapitre 5). Les expériences et résultats détaillés sont exposés en cinq chapitres. Le Chapitre 1 donne un aperçu de l'état de l'art sur les jonctions moléculaires, en particulier les SMJ. La technique STM-break junction (STM-bj) est expliquée, ainsi que les mécanismes de transport de charge et les facteurs influençant la conductance. Les mesures conductance/temps (G(t)) et courant/tension (I/V) sont illustrées. Les types de commutation moléculaire sont discutés. Dans le Chapitre 2, une molécule viologène commutable redox, le méthyl-viologène-aniline (VIO-C1), est greffée sur un substrat d'or pour créer des SMJ avec une pointe en platine. Deux valeurs de conductance distinctes, haute (HC) et basse (LC), correspondant à deux états redox (dicationique pour LC et radicalaire cationique pour HC), sont observées grâce à la STM-bj. La commutation de conductance entre ces deux états est induite par stimulation électrique. Le Chapitre 3 présente un autre système moléculaire, le diaryléthène photochromique (DAE), utilisé pour former des SMJ. Différentes longueurs d'oligomères DAE (n = 1, 2, 3) sont greffées sur des substrats (HOPG et Au). La conductance varie selon les propriétés électroniques des formes fermée (CF) et ouverte (OF) du DAE. Les SMJ basées sur des monomères montrent deux états de conductance, CF étant plus conducteur que OF. Les SMJ basées sur des dimères montrent une conductance sur HOPG et deux sur Au. Les SMJ sur Au présentent une commutation ON/OFF sous stimulation électrique. Quatre valeurs de conductance sont observées pour les trimères, et un comportement multi-commutable entre trois états est identifié sur Au. Les mécanismes de transport de charge sont étudiés en fonction de ces valeurs. Le Chapitre 4 se concentre sur une analyse approfondie des mesures G(d) et G(t) des SMJ. Les valeurs moyennes de conductance obtenues à partir d'un grand nombre de traces G(d) et celles d'une trace unique G(t) sont comparées, montrant leur cohérence. Enfin, le Chapitre 5 explore la photo-commutation en surface d'un ligand bipyridine (bpy)-diarylèthène (DAE) et la polymérisation d'un ligand vinyl-OC18. Ces molécules présentent des propriétés de réaction photo-induites, telles que l'isomérisation photochromique du DAE et l'addition cyclique [2+2] du C=C. Les différentes configurations avant et après irradiation lumineuse sont observées par STM à l'échelle sub-moléculaire à l'interface solide/liquide.