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1 - CONTEXTE

2 - TECHNIQUES D'OBSERVATION

3 - MOLÉCULES ISOLÉES

4 - SYSTÈMES AUTO-ASSEMBLÉS

5 - MOUVEMENT MOLÉCULAIRES ET MANIPULATION

6 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

| Réf : NM520 v2

Molécules isolées
Molécules isolées et auto-assemblées sous vide sur des surfaces - Élaboration, propriétés et applications

Auteur(s) : Frédéric CHERIOUX, Frank PALMINO

Date de publication : 10 oct. 2012

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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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ABSTRACT

Nanotechnologies have been booming over the last few years. However the term "nanoscience" would be more appropriate as few industrial applications have been truly developed to date. The necessaru=y change in scale in order to develop nanodevices has generated a new approach: the molecular approach. This pathway is extremely promising as it offers numerous advantages for the expansion of the nanotechnologies. This article presents the main developments concerning the elaboration, properties and potential applications of molecular nanostructures.

Auteur(s)

  • Frédéric CHERIOUX : Directeur de recherche CNRS à l'institut FEMTO-ST (Besançon)

  • Frank PALMINO : Professeur de l’université de Franche-Comté à l'institut FEMTO-ST (Montbéliard)

INTRODUCTION

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.

Abstract :

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.

Mots-clés :

nanosystème moléculaire, auto-assemblage, nanomachine, surface, microscopie en champ proche.

Keywords :

molecular systems, self-assembly, nanomachine, surface, scanning probe microscopies.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-nm520


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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).

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3.2 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.

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3.3 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

  • (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).

  • (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).

  • ...

1 Sites Internet

Observatoire de Micro et NanoTechnologies (OMNT)

http://www.omnt.fr

C’NANO, centre de compétences en nanoscience

http://www.cnano.fr

Nanosciences fondation

http://www.fondation-nanosciences.fr/

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