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RÉSUMÉ
Depuis plusieurs années, les nanotechnologies sont en plein développement. Cependant, le terme « nanosciences » serait plus approprié car peu d'applications industrielles ont été réellement développées à ce jour. Le changement d'échelle nécessaire pour mettre au point des nanodispositifs a abouti à une nouvelle approche : l'approche moléculaire. Cette voie est très prometteuse car elle possède de nombreux avantages pour l'expansion des nanotechnologies. Nous proposons d'exposer les principaux développements relatifs à l'élaboration, aux propriétés et aux applications potentielles de nanostructures moléculaires.
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Frédéric CHERIOUX : Directeur de recherche CNRS à l'institut FEMTO-ST (Besançon)
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Frank PALMINO : Professeur de l’université de Franche-Comté à l'institut FEMTO-ST (Montbéliard)
INTRODUCTION
Depuis plusieurs années, les nanotechnologies sont en plein développement. Cependant, le terme « nanosciences » serait plus approprié car peu d'applications industrielles ont été réellement développées à ce jour. Le changement d'échelle nécessaire pour mettre au point des nanodispositifs a abouti à une nouvelle approche : l'approche moléculaire. Cette voie est très prometteuse car elle possède de nombreux avantages pour l'expansion des nanotechnologies. Nous proposons d'exposer les principaux développements relatifs à l'élaboration, aux propriétés et aux applications potentielles de nanostructures moléculaires.
For several years, nanotechnology has been rapidly developing. However, term “nanoscience” would be more appropriated because only few industrial applications have been developed. The change of scale to develop nanodevices led to a new approach : the molecular approach. This way is very promising for the expansion of nanotechnologies. Here we describe the main developments concerning the preparation, properties and potential applications of molecular nanostructures.
nanosystème moléculaire, auto-assemblage, nanomachine, surface, microscopie en champ proche.
molecular systems, self-assembly, nanomachine, surface, scanning probe microscopies.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2006 par Frédéric CHÉRIOUX, Frank PALMINO
- Version courante de avr. 2019 par Frédéric CHERIOUX, Frank PALMINO
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3. Molécules isolées
3.1 Imagerie haute résolution par STM
Les images de molécules isolées à très haute résolution ont toujours été obtenues par STM sous ultra-haut vide (≈ 10−10 mbar) à très basse température sur les métaux, et à température ambiante sur les semi-conducteurs, pour éviter les problèmes de diffusion en surface. Les images ne montrent jamais les différents atomes constituant la molécule mais des groupements d’atomes possédant des caractéristiques électroniques similaires (figure 3).
HAUT DE PAGE3.2 Imagerie haute résolution par SP-STM
Des expériences peuvent également être menées en SP-STM pour étudier les propriétés magnétiques des molécules. La figure 4 montre l’influence de l’orientation du champ magnétique de la surface sur les propriétés électroniques des molécules.
HAUT DE PAGE3.3 Imagerie très haute résolution par NC-AFM
La résolution du STM est souvent limitée du fait que ce microscope sonde les densités d’états électroniques locales proches du niveau de Fermi. En utilisant un NC-AFM sous vide à 5 K, avec une molécule de cobalt adsorbée en bout de pointe, oscillant à très faible amplitude pour sonder les forces à courtes portées, G. Meyer et al. (figure 5) ont réussi à imager pour la première fois la structure atomique d’une molécule. Ces études n’ont pas qu’un intérêt fondamental : ce même groupe a réussi à déterminer la structure, jusque là restée inconnue, d’une molécule découverte dans une fosse océanique et dont on peut espérer retirer des propriétés pharmaceutiques ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BINNIG (G.), ROHRER (H.) - The scanning tunneling microscope - Scientific American, Vol. 253, p. 40 (1985).
-
(2) - BINNIG (G.), ROHRER (H.) - Scanning tunneling microscopy - IBM J. Res. Develop., n° 30, p. 355 (1986).
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(3) - BLÉGER (D.), MATHEVET (F.), KREHER (D.), ATTIAS (A.-J.), BOCHEUX (A.), LATIL (S.), DOUILLARD (L.), FIORINI-DEBUISSCHERT (C.), CHARRA (F.) - Janus-Like 3D Tectons : Self-Assembled 2D Arrays of Functional Units at a Defined Distance from the Substrate - Angew. Chem. Int. Ed. n° 50 p. 6562 (2011).
-
(4) - BINNIG (G.), QUATE (C.F.), GERBER (C.) - Atomic force microscope - Phys. Rev. Lett., n° 56, p. 930 (1986).
-
(5) - SUGIMOTO (Y.), POU (P.), ABE (M.), JELINEK (P.), PÉREZ (R.), MORITA (S.), CUSTANCE (O.) - Chemical identification of individual surface atoms by atomic force microscopy - Nature, n° 446, p. 64 (2007).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Observatoire de Micro et NanoTechnologies (OMNT)
C’NANO, centre de compétences en nanoscience
Nanosciences fondation
http://www.fondation-nanosciences.fr/
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