Soutenance de thèse de Anthony THOMAS

Ce travail de thèse est consacré à l’étude de la croissance de fines couches organisées d’azaacènes par microscopie à effet tunnel (STM) et spectroscopie de différence de réflectance (RDS) sous ultravide. Ces molécules, en plus de présenter des propriétés de semi-conducteur en couches minces, ont été fonctionnalisées afin de permettre la croissance de structures hautement organisées via la formation de liaison hydrogène. La croissance d’une monocouche de 6,17-dihydro-6,8,15,17-tetraazaheptacène (DHTA7) a été étudiée sur Au(111) et comparée avec la croissance du 5,14-dihydro-5,7,12,14-tetraazapentacène (DHTAP), réalisée précédemment au laboratoire. Ainsi le rajout d’un groupement phényle supplémentaire à chaque extrémité du DHTAP provoque, notamment, une diminution des interactions intermoléculaires. La croissance du DHTAP a été étudiée sur différentes surfaces : Cu(110), Cu(110)-(2x1)O et Al2O3/Ni3Al(111). Il a ainsi été montré que la molécule s’adsorbe à plat sur Cu(110) le long de la direction [1 ̅10] et forme une liaison covalente entre les atomes N et les atomes de Cu. Sur Cu(110)-(2x1)O, les molécules de DHTAP sont absorbées le long de la direction [001] du substrat qui est dans ce cas-là la direction des rangées denses du CuO. Les molécules de DHATP forment ici une phase HOC (High Order Commensurate en anglais) unidirectionnelle composée d’un bloc de 7molécule dans la direction [1 ̅10]. Sur Al2O3/Ni3Al(111) l’adsorption en première couche est dominée par les défauts de l’oxyde. Bien que la nature du substrat joue un rôle important sur l’autoassemblage moléculaire en monocouche, des structures ordonnées similaires ont été observées sur Cu(110), Cu(110)-(2x1)O et Al2O3/Ni3Al(111) en multicouche par STM et RDS. Il a ainsi été montré que la première couche de DHTAP sur Cu(110) découple les couches suivantes du substrat aussi efficacement qu’une fine couche d’oxyde. Finalement nous avons observé que les nanochaines de DHTAP sur Cu(110)-(2x1)O se mettent osciller sous l’effet de la pointe du STM. Il a ainsi été montré que les forces de Van der Waals entre la pointe et les fils moléculaires jouent un rôle clé pour excitation de cet oscillateur nanomécanique.

This thesis is devoted to the study of the growth of organized thin layers of azaacenes by scanning tunneling microscopy (STM) and reflectance difference spectroscopy (RDS) spectroscopy in ultra-high vacuum. These molecules, in addition to having semiconductor properties in thin films, have been functionalized to allow the growth of highly organized structures via hydrogen bond formation. The growth of a monolayer of 6,17-dihydro-6,8,15,17-tetraazaheptacene (DHTA7) was studied on Au (111) and compared with the growth of 5,14-dihydro-5,7,12,14-tetraazapentacene (DHTAP), previously performed in the laboratory. Thus the addition of an additional phenyl group at each end of the DHTAP causes, in particular, a decrease in intermolecular interactions. The growth of DHTAP was further studied on different surfaces: Cu(110), Cu(110)-(2x1)O and Al2O3/Ni3Al(111). It has been shown that the molecules adsorb flat on Cu (110) along the [1 ̅10] direction and form a covalent bond between N atoms and Cu atoms. On Cu(110)-(2x1)O, the DHTAP molecules are absorbed along the [001] direction of the substrate, which in this case is the direction of the dense CuO rows. Here, the DHATP molecules form a unidirectional High Order Commensurate (HOC) phase composed of a 7-molecule block along the [1 ̅10] direction. On Al2O3/Ni3Al(111) the adsorption in the first layer is dominated by the defects of the oxide layer. Although the nature of the substrate plays an important role in molecular self-assembly in the monolayer, similar ordered structures have been observed on Cu(110), Cu(110)-(2x1)O and Al2O3/Ni3Al(111) for DHTAP multilayers by STM and RDS. It has thus been shown that the first layer of DHTAP on Cu (110) decouples the subsequent layers of the substrate as efficiently as a thin oxide layer. Finally, we have observed that DHTAP nanowires on Cu(110)-(2x1)O can oscillate under the effect of the STM tip. It has thus been shown that the Van der Waals forces between the STM tip and the molecular wires play a key role in exciting this nanomechanical oscillator.