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Equipe Nanostructuration
Nanostructuration Team


Adresse : IM2NP
AMU Faculté des Sciences
Avenue Escadrille Normandie Niemen

Aile 1 - niveau 5, service 151
13397 Marseille Cedex 20
France
IM2NP
Université de Toulon
BP 32
83957 La Garde Cedex
France


bâti d'ingéniérie des nanostructures
Environnement « ultra-vide » : pression ≈ 0,1 nTorr ≈ 10-10 mbar



Schéma de formation et image STM d’un polymère de phtalocyanine de fer.



domaines de molécules courtes (octadécyltrichlorosilane, 18 atomes de C) dans une matrice de molécules longues (triacontyltrichlorosilane) obtenus par séparation de phase sur la surface Si/SiO2 - image AFM (45x45 µm2)
Thèmes de recherche :

La thématique générale de l’équipe est la réalisation de structures de dimensions nanométriques supportées par des surfaces, en tirant profit de l’organisation spontanée de la matière déposée sur des surfaces solides.

Parmi les voies possibles, l’équipe étudie des assemblages supramoléculaires qui se forment sur une surface solide bien caractérisée à partir du dépôt en phase vapeur de molécules organiques polycycliques. Fonctionnalisées à leur périphérie, ces molécules (phtalocyanines, pérylènes,…) sont capables de se lier entre elles. L’approche la plus fréquente consiste à créer des liaisons hydrogènes entre molécules complémentaires. On réalise ainsi artificiellement des architectures supramoléculaires étendues, de pas nanométrique, dont la structure est déterminée par la configuration des groupements terminaux et les interactions molécule-substrat. Une autre approche plus récente consiste à obtenir des réseaux bi-dimensionnels en faisant réagir des espèces chimiques directement sur une surface. On cherchera alors à former des liaisons robustes, qui peuvent être de pure covalence, ou de type complexe de coordination. Il faut de plus que le système réactionnel mis en œuvre permettre une répétition du motif mère pour que s’étende sur la surface un réseau de type polymère. De tels systèmes nanostructurés peuvent être à la base de nouveaux matériaux fonctionnels (nanoélectronique, composants optoélectroniques, capteurs,…).  

Les mécanismes de croissance et d’auto-organisation, sont étudiés et caractérisés en ultravide, par STM-LEED sur surfaces métalliques et par AFM non-contact et LEED bas courant sur surfaces isolantes. Les spectroscopies de photoémission directe (XPS et UPS) et de photoémission inverse (IPE) sont mise en œuvre pour l’obtention des propriétés électroniques de ces assemblages originaux.  

Une autre approche de la création de monocouches moléculaires nanostructurées via la co-adsorption sur une surface solide à partir de la phase liquide est également étudiée (site ISEN-Toulon). La formation de nano-domaines est réalisée par la séparation de phase entre deux types de molécules co-adsorbées d’alkyltrichlorosilanes de longueurs différentes. Elle permet d’envisager la réalisation non-lithographique de nano-composants par la fonctionnalisation sélective de ces nano-domaines (nano-transistors, diodes électroluminescentes nanométriques, mémoires, capteurs…). Sur le site de Toulon est également mis en œuvre une technique originale de couplage AFM-Raman permettant d’explorer les propriétés optiques à l’échelle nanométrique.

 

 

Pour plus d’informations :

Self-organized growth of molecular arrays at surfaces
Porte L.; Abel M.; Amsalem P.; Bocquet F.; Bocquet F.C.; Chevallier V.; Clair S., Delafosse G.; Desbief S.; Gadenne V.; Giovanelli L.; Koudia M.; Ksari Y.; Loppacher C.; Merlen A.; Nony L.; Ourdjini O.; Patrone L.; Pawlak R.; Romann J.; Valmalette J.-C.; Themlin J.-M.
International Journal of Nanotechnology 9, 325 (2012)

 

*** en direct des salles de manip ***

STM >>> vidéo

STM
AFM
Mots clefs :
Auto-assemblage moléculaire, réseaux supramoléculaires 2D, monocouches moléculaires organiques, nanostructures, hétéro-épitaxie, STM, alkyltrichlorosilanes, silicium, électronique moléculaire, nanocristaux, ferroélectriques, Fe-RAM, mémoires, micro-capteurs intégrés.
Equipements spécifiques :
  • Equipements de synthèse et de purification des molécules, Microscope à effet tunnel sous UHV et à température variable (100 à 1000K), Diffraction d’électrons lents, Spectromètres de photoémission directe et inverse (UPS/XPS/IPE) (St-Jérôme)
  • Hottes de chimie, boîte à gants, UV ozonolyse, ellipsométrie, mesure d’angles de contact (mouillage), spectrométrie (RTF, UV-Visible), microscopie en champ proche (AFM, EFM, STM). Diffractomètres (Bragg-Brentano et détecteur multicanaux , analyses thermiques (DSC, TG-DTA, DMA , microscopes SEM et TEM (ISEN-Toulon)
Partenaires :
Equipements financés par : Région PACA, Conseil général des Bouches-du-Rhône,
Programme « pluriformation » du MENRT, Conseil Général du Var, FEDER.

Projets soutenus par l'ANR :

  • Functionalized molecules on SiC surface: from a single molecule to a monolayer (MolSiC) – ANR-08-NANO-030-02
  • Cantilevers en carbure de silicium à piézorésistivité métallique pour AFM dynamique à très haute fréquence (NanoSens) – ANR-08-NANO-017
  • CRISTALMOL2D – ANR-PNANO 06-0251

Collaborations :

  • V. Oison and M. Sassi, from Jean-Marc Debierre’s group, IM2NP
  • Wenceslas Rahajandraibe from H.Barthélémy’s group, IM2NP
  • Dr. Thilo Glatzel, from Ernst Meyer’s group. Department of Physics of the University of Basel , Switzerland .
  • Prof. Adam Foster, Department of Physics, Tampere University of Technology , Finland
  • CEMES ( Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales ), Université Paul Sabatier, Toulouse
  • IEMN (Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie) à Villeneuve d’Ascq, équipe Nanostructures et Composants Moléculaires)
  • LACCSC - ECE (Ecole Centrale d’Electronique) Paris
  • IMRAM, Université de Tohoku (Japon)
  • Synchrotron ELETTRA de Trieste, Ligne "SuperESCA"

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