Study and control of the interaction between two-dimensional materials and molecules by scanning tunneling microscopy
Étude et contrôle de l'interaction entre molécules et matériaux bi-dimensionnels par microscopie à effet tunnel
par Mehdi BOUATOU sous la direction de Jérôme LAGOUTE
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le mardi 16 novembre 2021 à Université Paris Cité

Sujets
  • Commutateurs moléculaires
  • Composés macrocycliques
  • Microscopie tunnel à balayage
  • Molécules
  • Propriétés électroniques
  • Spectroscopie tunnel
  • Transfert de charge

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Mots clés
Matériaux 2D
Resumé
Dans cette thèse, nous étudions les propriétés de molécules sur des matériaux bidimensionnels (2D) par microscopie et spectroscopie à effet tunnel à basse température. Nous nous concentrons sur les molécules macrocycliques (porphyrine et phtalocyanine) déposées sur graphène ou phosphore noir. Nous étudions l'interaction électronique qui se produit à l'interface conduisant au transfert de charge, réaction d'oxydoréduction, et à la reconfiguration des états électroniques d'une molécule. Nous abordons également la question de l'auto-assemblage de molécules de porphyrine sur phosphore noir. Afin de montrer la spécificité des matériaux 2D, nous comparons ces effets avec le cas de molécules sur un substrat métallique 3D, Au(111), qui est pris comme substrat de référence pour les matériaux massifs. Nous montrons d'abord comment un moment dipolaire électrique d'un commutateur moléculaire se comporte entre des surfaces de graphène et d'Au(111). Ensuite, nous montrons comment les états électroniques d'une molécule avec un métal de transition en son centre évoluent entre le graphène, le phosphore noir et Au(111). Enfin, nous montrons comment la fonctionnalisation d'un matériau 2D, à savoir le dopage à l'azote du graphène, peut être utilisé pour contrôler le transfert de charge molécule-substrat et induire une réaction d'oxydoréduction locale.