Étude par microscopie à force atomique en mode non contact et par microscopie à sonde de Kelvin de dérivés du Triphénylène sur KBr(001) dans l'ultra vide
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Imaging adsorbed molecules on insulating surfaces is one of the actual challenge for nanosciences and molecular electronic. An instrument of choice to obtain atomic resolution on insulating surfaces is the atomic force microscope working in the non contact mode (NC AFM). Recently, Kelvin probe force microscopy (KPFM) a technique able to measure electric properties of surfaces has been implemented to the NC AFM. This thesis belong to a research program aimed to image single molecule adsorbed on insulating surfaces. The final goal of his project is to connect the molecule to metallic electrodes, in order to built an electronic device based on a single molecule. A major difficulty is to immobilize the molecule. At room temperature, the diffusion barrier is indeed to high to allow molecule imaging. The KBr(001) surface has been chosen for the experiments for it's ease of preparation and the easiness to get atomic resolution in NC-AFM. Molecules imaged during this thesis were designed and synthesized in the laboratory in order to interact strongly with the surface by electrostatic interactions. They are based on a plane polyaromatic triphenylene core and equipped with six polar groups. The hexamethoxytriphenylene molecule equipped with six -O-CH3 groups were imaged in NC- AFM for different coverage rates. For high coverage, images are compared to the known crystal structures of the corresponding molecular crystal. The hexacyanopropyloxytriphenylene molecule equipped with six -O-C3H6CN groups was imaged in NC-AFM and KPFM for different coverage rates. Kelvin contrasts for different monolayers or KBr surface were obtained and are presented and discussed. Finally images of the controlled manipulation of the hexacyanopropyloxytriphenylene molecule on the KBr(001) surface are presented.
Abstract FR:
L'imagerie de molécules adsorbées sur des surfaces isolantes est l'un des défis actuels pour les nanosciences et l'électronique moléculaire. L'instrument de choix pour imager une surface isolante et obtenir la résolution atomique est le microscope à force atomique en mode non contact (NC-AFM). Plus récemment, la microscopie Kelvin (KPFM), qui permet de caractériser certaines des propriétés électriques de surface est devenue une technique complémentaire au NC-AFM. Cette thèse s'inscrit dans un programme de recherche visant à imager des molécules uniques sur des surfaces d'isolants massifs, l'objectif ultime étant de connecter la molécule à des électrodes métalliques afin de construire un dispositif à molécule unique. Une difficulté importante pour y parvenir est d'immobiliser la molécule. En effet, à température ambiante, la barrière de diffusion de la plupart des molécules sur surface isolante est trop faible et leur vitesse de diffusion trop élevée pour qu'elles puissent être imagées. La surface de KBr(001) a été choisie pour ces expériences, pour la simplicité de sa préparation et la relative facilité à obtenir la résolution atomique en NC-AFM. Les molécules imagées dans cette thèse ont été conçues et synthétisée au laboratoire dans le but d'interagir fortement avec la surface par interaction électrostatique. Elles sont basées sur un cœur polyaromatique tryphénylène plan équipé de six groupes polaires. La molécule d'hexamethoxytriphénylène équipée de 6 groupes -O-CH3, a été imagée en NC-AFM pour différents taux de couverture. Pour les taux de couverture importants, les images obtenues seront comparées à la structure cristalline connue du cristal moléculaire correspondant. La molécule d'hexacyanopropyloxytriphénylène, équipée de 6 groupes -O-C3H6CN a été imagée en NC-AFM et en KPFM pour différents taux de couvertures. Les contrastes Kelvin obtenus pour différentes monocouches ou îlots sur la surface de KBr(001) seront présentés et discutés. Enfin, des images démontrant la manipulation contrôlée de la molécule d'hexacyanopropyloxytriphénylène sur la surface de KBr(001) seront présentées.