Jonctions moléculaires, Grande surface, Électrochimie, Complexes de métal, Viologène, Composés organiques, Rédox actifs, AFM (Microscopie à Force Atomique), Transfert d'électrons, Nanosurface

Le projet de ma thèse repose sur la combinaison de deux thèmes : la chimie organométallique et l'électronique moléculaire. Depuis plus d'un demi-siècle et après l'apparition des premiers transistors en 1948, la taille des composants électroniques diminue d'année en année, comme Moore l'avait prédit dans les années 1970. Cependant, avec la miniaturisation de ces composants de plus en plus petits et leur arrivée aux portes du domaine quantique, l'utilisation de molécules, les structures miniatures les plus stables permettant de repousser certaines limites, est devenue d'une importance cruciale. L'électronique moléculaire est simplement définie par l'utilisation de molécules pour la fabrication de composants électroniques à l'échelle nanométrique, ce qui pourrait jouer un rôle dans la technologie de la « plus grande Moore ». Cependant, se pose la question de savoir si ces molécules, seules ou en travaillant ensemble, ont le potentiel de remplacer les exigences physiques attendues des processus électroniques actuels. Pour la création d'une surface greffée robuste et polyvalente représentant l'électrode inférieure de la jonction garnie de sa couche moléculaire, nous avons utilisé une stratégie de réduction. Cette stratégie repose sur la réduction électrochimique des sels de diazonium, ce qui permet une fixation covalente très solide et non corrosive du groupe aryle sur la surface de carbone/or. La fonctionnalisation de surfaces conductrices par réduction de sels de diazonium, mise en évidence par Pinson en 1992, est une méthode très efficace qui permet d'utiliser de nombreux types de substrats, de réaliser des liaisons covalentes (c'est-à-dire très stables) et de personnaliser le groupement lié au diazonium. Ainsi, l'évaporation d'une électrode supérieure sur la couche moléculaire est réalisable pour compléter la jonction, ou nous pouvons simplement appliquer la pointe du STM ou de l'AFM pour caractériser la topographie de la couche. Bien que de nombreux composés organiques simples aient été étudiés pour leur conductivité en électronique moléculaire, une attention particulière est portée aux complexes métalliques comme nouveaux éléments de construction dans les jonctions. Les interactions électroniques et magnétiques fortes, qui peuvent être ajustées grâce aux ponts basés sur des complexes métalliques dans les systèmes de valence mixte et apparentés, suggèrent que l'utilisation de complexes métalliques comme composants en électronique moléculaire mérite d'être étudiée. Par un choix judicieux du métal, des ligands de coordination et de la géométrie des complexes générés, les orbitales d du métal peuvent être ajustées en énergie ou en symétrie et peuvent être en couplage électronique fort ou faible avec les p-systèmes organiques des ligands ou avec les électrodes. De plus, les complexes métalliques peuvent passer par différents états d'oxydoréduction à des valeurs de potentiel accessibles et on peut également ajouter des ligands non innocents avec des propriétés d'oxydoréduction pour générer des espèces à états d'oxydoréduction multiples. Ces multiples commutateurs d'oxydoréduction, observés en solution, pourraient également exister dans les dispositifs à l'état solide de jonctions moléculaires. Si c'est le cas, de nouvelles propriétés de transport électronique dans les jonctions moléculaires basées sur des complexes métalliques, difficiles voire impossibles à réaliser avec des composés organiques ou des dispositifs classiques à base de silicium, pourraient être générées.