Influence des paramètres physiques sur l'auto-assemblage bidimensionnel d'une série d'hexa-péri-hexabenzocoronènes étudiée par STM à l'interface liquide-solide - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Influence des paramètres physiques sur l'auto-assemblage bidimensionnel d'une série d'hexa-péri-hexabenzocoronènes étudiée par STM à l'interface liquide-solide

Résumé

Supramolecular 2D networks are attracting considerable interest as highly ordered functional materials for applications in nanotechnology. The challenge consists in directing the ordering or predesigned molecular species into periodic architectures over extended length scales with atomic precision. Highly-organized supramolecular 2D arrays can be obtained by self-assembly of molecules which interlock via chemical or physical interactions. This work carries on the impact of the chemical and physical parameters on the self-assembly processes of a serie of coronene derivatives studied by scanning probe microscopy at the liquid-solid interface. By adjusting the subtle interplay between molecule-molecule and molecule-substrate, it is possible to tailor a variety of 2D self-organized architecture based on functional organic molecules bearing crystal liquid phases. Controlling the nanostructuration is an important step to optimize the transport properties and consenquently their studies in a device conformation like in a field effect transistor or in a photovoltaic cell. The studied 2D supramolecular networks depends on weak interactions (Van Der Waals type, π, H-bondings) between molecules, and on weak or strong (covalent) interactions between molecules-substrate. We show here that the variation of the solvent, the concentration, the substitution, the temperature and nature of the substrate can modify the interplay of theses interactions and consequently, the observed polymorphism. We found a correlation between the effect of the variation of the solvent and this of the length of the substituants and we determine the conditions to stabilise one phase compare to another one. In order to study the temperature effect, we perform our experiments by adjusting in situ the substrate temperature. This allows to reveal phases transitions induced by the temperature. Correlations of all these parameters allows to build a phase diagram and to deep insight their formation mechanisms.
Les réseaux moléculaires bidimensionnels représentent un intérêt considérable pour fabriquer des matériaux fonctionnalisés pour des applications dans les nanotechnologies. L'enjeu réside dans le contrôle de l'ordonnancement des entités moléculaires vers des architectures périodiques étendues sur plusieurs échelles de longueurs avec une précision atomique. Ces réseaux sont obtenus par l'auto-assemblage de molécules qui interagissent par des interactions de type chimique ou physique. Ce travail de thèse a porté sur l'influence des paramètres physiques et chimiques sur d'auto-assemblage d'une famille de larges molécules conjuguées dérivés du coronène étudiés par microscopie à effet tunnel à l'interface liquide-solide. En modifiant l'équilibre des interactions molécules-molécules et molécules-substrat, il est possible d'ajuster les propriétés structurales de ces molécules possédant des phases cristal liquide. Le contrôle de la nanostructuration est une étape cruciale afin d'optimiser les propriétés de transport de ces molécules et de les étudier dans des dispositifs de type transistor à effet de champ ou cellule photovoltaïque. Les réseaux moléculaires étudiés résultent d'interactions faibles (type Van Der Waals, π, liaisons H) entre les molécules, et d'interactions faibles ou fortes (covalentes) entre molécules-substrat. Nous montrons comment les variations du solvant, de la nature des substituants moléculaires, de la concentration, de la nature ainsi que de la température du substrat, affectent la balance de ces interactions et donc le polymorphisme. Nous faisons une corrélation entre l'effet de la variation du solvant et de celui de la longueur des substituants sur les phases ainsi formées. Afin d'étudier la stabilité de ces phases, un ajustement de la température est effectué in situ lors des expériences STM. Les études en température permettent de révéler des transitions de phases. La corrélation de l'effet des différents paramètres permet de construire un diagramme de phases et de comprendre les mécanismes de leur formation.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00517755 , version 1

Citer

Camille Marie. Influence des paramètres physiques sur l'auto-assemblage bidimensionnel d'une série d'hexa-péri-hexabenzocoronènes étudiée par STM à l'interface liquide-solide. Chimie. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00517755⟩
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