Transistors à molécule unique : des effets Kondo exotiques à la spintronique moléculaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Single molecule transistors: from exotic Kondo effects to molecular spintronics

Transistors à molécule unique : des effets Kondo exotiques à la spintronique moléculaire

Nicolas Roch

Résumé

The aim of molecular spintronic, a rapidly emerging field, is to gather the specific tools, both experimental and theoretical, of different themes : molecular magnetism, spintronic and molecular electronic. In order to implement my Phd project, we had first to create a transistor in which the central part is a single molecule. This was achieved through the use of the electromigration technique, a difficult choice as implemented in a dilution cryostat. Indeed, our goal was to perform experiments at few tens of milliKelvins, and under high magnetic field [0, ±9 T ]. Through experiments with fullerene molecules, also known as C60, we have studied the electronic interactions between a nano-sized object and metallic electrodes. Combining very low temperatures and molecular properties (degenerate electronic levels, high charging energy) allowed us to observe a quantum phase transition between two magnetic states with different symmetries. We also provided strong experimental evidences for the observation of an under-screened Kondo effect. The last part of this thesis focused on the study of electronic transport through the molecular magnet N@C60. It consists of a nitrogen atom located inside a fullerene. By performing different types of magnetic spectroscopies, we quantified interactions between this atom and the conduction electrons carried by the C60 cage.
La spintronique moléculaire, domaine en pleine expansion, se propose de réunir les outils expéri- mentaux et théoriques propres à trois thématiques : le magnétisme moléculaire, l'électronique de spin, et l'électronique moléculaire. Le projet de ma thèse ne pouvait se réaliser sans la création préalable d'un transistor dont l'élé- ment central est une molécule unique. Cet objectif a été atteint grâce à l'utilisation de la technique d'électromigration, choix délicat puisque mis en œuvre dans un cryostat à dilution. Notre objectif était en effet de pouvoir effectuer des mesures à quelques dizaines de milliKelvins, et sous fort champ magnétique [0, ±9 T ]. A travers les expériences menées sur des molécules de fullerène, aussi appelées C60, nous avons étudié les interactions électroniques entre un objet de taille nanométrique et des électrodes métal- liques. La combinaison de mesures à très basse température et des propriétés des molécules (niveaux électroniques dégénérés, énergie de charge élevée) a permis d'observer une transition de phase quan- tique entre deux états magnétiques de symétries différentes. Nous avons également apporté de solides preuves expérimentales quant à l'observation d'un effet Kondo sous-écranté. La dernière partie de cette thèse a porté sur l'étude du transport électronique à travers l'aimant moléculaire N@C60. Celui-ci est constitué d'un atome d'azote placé à l'intérieur d'un fullerène. En effectuant différents types de spectroscopies magnétiques, nous avons quantifié les interactions entre cet atome et les électrons de conduction portés par la cage de C60.
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Dates et versions

tel-00456601 , version 1 (15-02-2010)
tel-00456601 , version 2 (10-03-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00456601 , version 2

Citer

Nicolas Roch. Transistors à molécule unique : des effets Kondo exotiques à la spintronique moléculaire. Physique [physics]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00456601v2⟩

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