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Aix-Marseille Université

Proposition de Thèse de Doctorat : Synthèse sur surface de nanomeshs de graphène fonctionnels

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La synthèse sur surface (on-surface synthesis en anglais) est un domaine de recherche en plein développement qui vise à utiliser des surfaces solides bien définies comme gabarits de confinement pour initier des réactions chimiques.(1) Les concepts de la chimie supramoléculaire sont appliqués ici pour fournir des surfaces fonctionnelles à partir de l’auto-assemblage de blocs élémentaires de taille nanométrique. L'intérêt de créer des nano-architectures covalentes directement sur des surfaces est multiple. La synthèse sur surface rend possible l’accès à des mécanismes de réaction originaux voire inédits, et dans des conditions douces. En outre, elle représente une voie efficace pour la formation de réseaux organiques robustes et de polymères bidimensionnels. Enfin, toute la gamme des techniques de physique des surfaces est disponible pour fournir une caractérisation avancée des différents processus de réaction avec une précision atomique.

L'objectif de la thèse sera d’utiliser la technique de synthèse sur surface pour créer des réseaux covalents de type nanomeshs de graphène (voir figure). Ces derniers consistent en une monocouche de graphène possédant un réseau périodique de trous qui lui confèrent des propriétés électroniques particulières, en particulier cela permet l’ouverture d’une bande interdite (gap). La modulation des propriétés et l’ouverture d’un gap dans le graphène représentent un enjeu crucial pour les applications de ce matériau 2D extraordinaire. Dans cette thèse, il sera en outre possible de contrôler finement la structure des nanomeshs en fonction des précurseurs moléculaires utilisés (forme et symétrie, introduction d’hétéroatomes) et/ou des conditions de croissance.

 (1)   Clair, S.; De Oteyza, D. G. Controlling a Chemical Coupling Reaction on a Surface: Tools and Strategies for On-Surface Synthesis. Chem. Rev. 2019, 119, 4717-4776.

Figure exemples de nanomeshs de graphène avec une structure hexagonale (gauche) ou carrée (milieu). A droite, l’image d’un précurseur obtenue au laboratoire en AFM haute résolution à 9K.

Les précurseurs organiques pour les réseaux seront déposés sous ultravide (UHV) et caractérisés par microscopie à sonde locale haute résolution (STM / AFM) à basse température (voir figure), associées à des mesures spectroscopiques (ARPES / XPS / NEXAFS) réalisées dans une source synchrotron.

La thèse sera accomplie dans l’équipe Nanostructuration de l’Institut Matériaux Microélectronique et Nanosciences de Provence (IM2NP-UMR 7334) dans le cadre d’un projet ANR collaboratif avec le CEA Saclay et l’ENS Paris-Saclay.

Le·la candidat·e doit avoir de solides connaissances en science des matériaux et plus spécifiquement en physique des surfaces. Une expérience en microscopie de champ proche, spectroscopie de photoélectrons et/ou en technologie du vide sera appréciée.

Mots clés : Physique des surfaces, Chimie physique, Microscopie de champ proche (STM/AFM), Spectroscopie de photoémission, Source synchrotron Source

Les candidat·e·s intéressé·e·s sont invité·e·s à envoyer un CV accompagné d’une lettre de motivation, de leur relevés de notes et des coordonnées de 2 personnes de référence à Sylvain Clair (sylvain.clair@im2np.fr).

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Functienaam
Proposition de Thèse de Doctorat : Synthèse sur surface de nanomeshs de graphène fonctionnels
Locatie
Jardin du Pharo 58, bd Charles Livon Marseille, Frankrijk
Gepubliceerd
2022-01-12
Uiterste sollicitatiedatum
Unspecified
Soort functie
PhD
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