Study by Scanning Tunneling Microscopy in Ultra-High Vacuum and at Low Temperature of Ruthenium Complexes
Étude par microscopie à effet tunnel sous ultravide et à basse température de complexes de ruthénium
Résumé
Using molecules able to execute functions found in microelectronic components is one of the current challenges of nanosciences and molecular electronics. The most suited technique to observe single molecules and predict their behavior is Scanning Tunneling Microscope (STM) in ultra-high vacuum and at low temperature.
This thesis is a part of a project dedicated to the synthesis and observation of a molecule composed by four ruthenium cores and able to act as a molecular logic gate. We choose to investigate different molecules which come from the first steps in the synthesis of this compound. They are 3D systems composed by one or two ruthenium cores and were adsorbed on metallic surfaces (as Ag(111), Cu(111) and Au(111)) as well as on ultrathin films of NaCl.
Two kinds of molecules were studied: the first ones are composed by ruthenium atoms with an oxidation state of III and the other ones have ruthenium atoms with an oxidation state of II. Specific behaviors of each type of molecules are highlighted, concerning particularly their electronic properties. Manipulations using the STM tip were also performed to explore the adsorption geometries. In the future, these investigations should carry on with the charge state measurement on a metallic atom in an extremely complex molecule. The first results performed on model molecules show that perylene derivative compounds are fully adapted to this type of measurements. Moreover, according to the peripheral group, it is possible to deprotonate the molecule to favor the presence of local charges and create a model system under the STM tip.
Se servir de molécules afin d’exécuter des fonctions équivalentes à celles de composants utilisés en microélectronique est l’un des défis actuels des nanosciences et de l’électronique moléculaire. L’instrument de choix pour observer ces molécules uniques et prédire leur comportement est le microscope à effet tunnel (STM) sous ultravide à très basse température.
Cette thèse s’inscrit dans un projet visant à terme à synthétiser et à observer une molécule à quatre centres de ruthénium capable d’exécuter une fonction logique. Nous avons pris le parti d’étudier les molécules issues des premières étapes dans la synthèse de ce composé. Celles-ci sont des systèmes 3D constituées d’un ou de deux atomes de ruthénium et ont été déposées sur des surfaces métalliques telles que l’Ag(111), le Cu(111) ou l’Au(111) ou sur de fines couches isolantes de NaCl.
Deux grands types de molécules ont été étudiés : les unes constituées d’atomes de ruthénium au degré d’oxydation III et les autres d’atomes de ruthénium au degré d’oxydation II. Des caractéristiques spécifiques à chaque type de molécule ont été mises en évidence, notamment en termes de propriétés électroniques. Des manipulations sous pointe ont également été effectuées afin de sonder les géométries d’adsorption observées.
À terme, ces investigations devront se poursuivre par la mesure de l’état de charge d’un atome métallique dans une molécule extrêmement complexe. Pour anticiper ces mesures, des molécules « modèles » à base de pérylène ont été étudiées. Les résultats montrent que ces dérivés sont tout à fait adaptés à ce type d’expérience et que suivant les groupements utilisés, il est possible de déprotoner la molécule pour favoriser l’apparition de charges locales et fabriquer sous pointe un objet de test idéal.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)