Supramolecular networks and on-surface chemical reactions studied by STM under UHV conditions
Réseaux supramoléculaires et réactions chimiques sur surface étudiés par STM sous ultra-haut vide
Résumé
The work in this thesis is focused on exploring supramolecular networks and on-surface chemical reactions on various solid surfaces, examining previously unstudied cases to enhance the field's knowledge base. The primary method employed to investigate surface chemical phenomena is scanning tunneling microscopy, conducted under ultra-high vacuum environment. The first chapter reviews the state-of-the-art by highlighting the basic keys of on-surface chemical reactions through some illustrative works from the literature. The second chapter represents the experimental techniques and equipment that are used for performing and monitoring experiments under UHV. As well, we give a brief presentation of used surfaces concerning their crystalline structures and the different used characterization techniques to conduct our experiments. Chapter III in the first part concentrates on the usage of highly reactive reconstructed Si(111)-7x7 surface, under UHV, to promote a facile dissociation of inert N2 molecules upon soft collision at room temperature and low gas pressure. The second part will be depicted to promote the exposure of atomic hydrogen over the N-adsorbed Si(111)-7x7 surface. Chapter IV focuses on the expansion of monolayers to well-ordered multilayers to enhance the functionality and complexity of self-assemblies. In this study, we present the evolution of molecular conformation from 2D to 3D supramolecular networks adsorbed onto an HOPG surface. The fifth chapter will delve into comparing the on-surface polymerization processes induced by thermal and photochemical methods on Au(111) using four distinct molecular building blocks. The last chapter summarizes the results of the whole thesis work and presents perspectives for future related work.
Le travail présenté dans cette thèse est centré sur l'exploration des réseaux supramoléculaires et des réactions chimiques en surface sur diverses surfaces solides, en examinant des cas jusqu'alors inexplorés afin d'enrichir les connaissances dans ce domaine. La principale méthode utilisée pour étudier les phénomènes chimiques de surface est la microscopie à effet tunnel, réalisée sous ultra-haut-vide. Le premier chapitre fait un état de l'art en mettant en lumière les principes fondamentaux des réactions chimiques sur surface à travers quelques travaux illustratifs de la littérature. Le deuxième chapitre présente les techniques expérimentales et les équipements utilisés pour réaliser et surveiller les expériences sous UHV. De plus, je donne une brève présentation des surfaces utilisées et les différentes techniques de caractérisation employées pour mener nos expériences. La première partie du chapitre III se concentre sur l'utilisation de la surface Si(111)-7x7 sous UHV, pour promouvoir la dissociation des molécules inertes de N2 par collision à température ambiante et à basse pression. La seconde partie décrira l'exposition de l'hydrogène atomique sur la surface Si(111)-7x7 sur laquelle des atomes d’azote sont adsorbés. Le chapitre IV se focalise sur l'expansion des monocouches en multicouches bien ordonnées pour améliorer la fonctionnalité et la complexité des auto-assemblages. Dans cette étude, nous présentons l'évolution de la conformation moléculaire des réseaux supramoléculaires en 2D à 3D adsorbés sur une surface de HOPG. Le cinquième chapitre s'intéresse à la comparaison des processus de polymérisation en surface induits par des méthodes thermiques et photochimiques sur Au(111) en utilisant quatre blocs de construction moléculaires distincts. Le dernier chapitre résume les résultats de l'ensemble des travaux de thèse et présente des perspectives pour des travaux futurs dans ce domaine.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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