Présentée à la faculté des sciences Ben M'sik, Casablanca 21 Novembre 2009 (a) STM (b) STM (c)...
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Présentée à la faculté des sciences Ben M'sik, Casablanca 21 Novembre 2009 Étude théorique de la nanostructuration d'atomes métalliques en surface Au(111) induite par l'adsorption de molécules organiques. Soutenance de thèse de Youness BENJALAL (a ) STM (b) STM (c ) STM STM STM STM 5 Å ESQC ESQC 5 Å (d ) (e )
Présentée à la faculté des sciences Ben M'sik, Casablanca 21 Novembre 2009 (a) STM (b) STM (c) STM 5 Å5 Å ESQC 5 Å5 Å (d) (e)
Prsente la facult des sciences Ben M'sik, Casablanca 21
Novembre 2009 (a) STM (b) STM (c) STM 5 5 ESQC 5 5 (d) (e)
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2 (a) STM (b) STM (c) STM 5 5 ESQC 5 5 (d) (e)
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3 Surface Adsorbat Liaisons hydrogne Moules molculaires Fils
atomiques Molcule diaminotriazine (DAT) Molcule di-carboxilyque
imide (DCI) R. Barattin, A. Gourdon. Eur. J. Org. Chem. 2009, 1022.
Modle de la molcule DAT Modle de la molcule DCI Modle de la molcule
PTCDI (Prylne TtraCarboxilyque Di-Imide) The Mars lander espaceur
(NASA)
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4 J. J. P. Stewart. J. Mol Model 13, 2007, 1173. R. Hoffman and
J. Chem. Phys. 39, 1963, 1397. F. Ample and C. Joachim, Surface
Science 600, 2006, 3243. Mthodes semi-empiriques PM6 ASED+
Chemisorption : PM6 = Parametric Method. ASED = semi-empirical atom
superposition and electron delocalization molecular orbital
(ASED-MO) approach. ASED+ = ASED + vdW. N. L. Allinger, K. Chen, J.
H. Lii, J. Comput. Chem. 17, 1996, 642. Physisorption : MM4
(mcanique molculaire) MM4 Mthode empirique Optimisation des
gomtries molculaires Calcul des images STM La mthode ESQC Elastic
Scattering Quantum Chemistry Dtermination des structures
lectroniques EHMO
8 P. Sautet and C. Joachim, Chem. Phys. Lett. 185, 1991, 23. P.
Sautet and C. Joachim, Surf. Sci. 271. 1992. 387.
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10 (a) Structure chimique de la molcule DAT. (c)(d) (b) STM
Cu(110) (e) (f) (g) Au(111) I c = -0.66 nA V= -1.73 V T=110 K I c =
0.32 nA V= 1.48 V T=110 K STM C 64 H 68 N 10
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11 creuxpont 1 sommet [001] [110] _ Les configurations
molculaires initiales pour chaque site d'adsorption H T B1B1 B2B2
Cu(110) [001] [110] _ H : site d'adsorption creux T : site
d'adsorption sommet B : site d'adsorption pont Prsentation de la
structure cristallographique de Cu(110) pont 2
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12 nergie dadsorption de la molcule DAT sur Cu(110) 650 meV
-84.0 -81.5 -74.0 -79.0 -76.5 -66.5 -69.0 -71.5 Angle de rotation
(degrs) 0306090120150180210240270300330360 -64.0 nergie (kcal/mol)
pont 1 pont 2 creux sommet (a) (b) MM4 h DAT-Cu(1110) = 4.35 = 0
degr E ad = -3.46 eV [001] [110] _
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13 228 meV -110 -109 -108 -107 -106 -105 -104 -103 -102 Angle
de rotation () 0306090120150180210240270300330360 nergie (kcal/mol)
nergie dadsorption de la molcule DAT sur Au(111) (a)(b)(c) Site
sommetSite pont Site creux [110] [112] _ _ h DAT-Au(111) = 4.54 = 0
degr E ad = -4.65 eV MM4
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14 (a) STM 5 (e) ESQC [001] [110] _ (d) La structure
lectronique et la gomtrie optimise permettent dexpliquer limage
STM. La structure lectronique et la gomtrie optimise permettent
dexpliquer limage STM. (b)(c) 7.0 11.75 (g) (f) I c = -0.66 nA V=
-1.73 V T=110 K
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15 [110] [112] (d) (a) STM I c = 0.32 nA V= 1.48 V T=110 K 5
(e) (b) (c) 6.5 13.5 (g)(f) _ _ ESQC 3
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16 Image ESQC de la molcule DAT sur Au(111) L'invisibilit des
deux groupes mlamine vient de la forme de lorbitale molculaire
HOMO. 5 5 (b) ESQC (a) HOMO (c) Limage ESQC calcule au voisinage du
niveau nergtique de lorbitale molculaire LUMO de la molcule DAT. 5
(d) ESQC LUMO (e) Relaxation de la molcule ND sur la surface
Au(111) I c = 0.32 nA V= 1.48 V T=110 K STM (i) STM 5 (i) ESQC
[112] [110] - - (h) E d(ND) =265.56 meV E d(DAT) =228.44 meV (f)
(g) I c = 0.31 nA V= 1.25 V T=110 K (j)
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17 (a) (b) 300 400 K (c) (d)(e) 160 300 K
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18 5 5 5 [110] [112] - - (f) (g) (i) (e) (f) ESQC STM a Images
exprimentale et calcule (a) (b) [110] _ [112] _ (c) Vis vis (d) Tte
queue Modles des structures unidimensionnelles 300 400 K (h) ESQC 5
5 STM I c = 0.52 nA V= 1.25 V
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19 Lauto-assemblage bidimensionnelle (2D) La phase Six-blade
Mill (SM) (e) STM a m = 36.41.0 b m = 36.41.0 = 60 5 (g) ESQC (f)
[110] [112] _ _ a c = 36.5 b c = 36.5 = 61 d H-N = 2.99 (h) 160 200
K (a) STM a m = 27.21.0 b m = 27.21.0 = 90 5 (c) ESQC d H-N = 2.99
(d) [110] [112] _ _ (b) a c = 2a= 28.0 b c = 2b=28.0 = 90 La phase
Four-blade Mill (FM)
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20 Lauto-assemblage bidimensionnelle (2D) La phase Grid : (a)
STM a m = 20.81.0 b m = 27.51.0 = 60 260 300 K 5 (c) ESQC (b) a c =
20.1 b c = 2b=31.6 = 58 a b [110] [112] _ _ d H-N = 2.99 (d) (e)
STM a m = 16.50.5 b m = 17.00.5 = 60 d H-N = 2.85 (h) 5 (g) ESQC
[110] [ 112 ] _ _ (f) a c = 17.7 b c = 17.7 = 55 a b La phase
Stripe
22 STM I c = 0.26 nA V = 1239 mV T = 120- 170 K Structure
chimique de la molcule DCI C 112 H 102 N 2 O 4
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23 (e) (f) 5 (a) STM I c = 0.26 nA V = 1239 mV T = 120- 170 K
(b)(c) 10.0 15.0 Height () Length () Modle de la molcule DCI C 112
H 102 N 2 O 4
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24 Simulations numriques faites par le code MM4 Linteraction
entre la molcule et la surface Au(111) est forte. (a) BB BB AA AA
Reprsentation des scnarios d'adsorption possibles de la molcule DCI
sur la surface Au(111). [110] [112] _ _ ABAB (b) E ad = -6.2622 eV
AABB (c) E ad = -6.7248 eV AAAA (d) E ad = -6.1208 eV AAAB (e) E ad
= -6.1608 eV ABCD
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25 [110] [112] _ _ 5 (i) STM (j) AAAA (c) E ad = -6.1208 eV
AAAB (d) E ad = -6.1608 eV Simulations numriques faites par les
codes MM4 et ESQC 5 (g) ESQC AAAA 5 (h) ESQC AAAB AABB (b) 5 (f)
ESQC AABB ABAB (a) 5 (e) ESQC ABAB Les images ESQC des structures
(a) et (c) ont une forme rectangulaire plus favorable avec limage
STM. E ad = -6.1208 eVE ad = -6.1608 eVE ad = -6.7248 eVE ad =
-6.2622 eV I c = 0.26 nA V = 1239 mV T = 120- 170 K
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26 Simulations numriques faites par les codes MM4 et ESQC 5 (a)
STM I c = 0.26 nA V = 1239 mV T=120-170 K (b)(c) 10.0 15.0 Height
() Length () La structure ABAB (a): [112] _ (g) (f) 9.57 5.60 5 (e)
ESQC (d) [112] _ La structure AAAA (a): (k)(j) 14.76 9.57 14.76 5
(i) ESQC (h) 4.00
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27 Lauto-assemblage unidimensionnelle (1D) de la molcule DCI
sur la terrasse du substrat Au(111) [112] _ (b) (c) d NHO =2.20 (e)
5 (e) ESQC (b) STM (a) (d) I c = 0.26 nA V = 1239 mV T = 120- 170
K
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28 5 (a) STM 5 (c) ESQC [112] _ (b) [112] _ (e) 5 ESQC (d) (f)
I c = 0.26 nA V = 1239 mV T = 120- 170 K I c = 0.26 nA V = 1239 mV
T = 120- 170 K
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29 - - (b) I c = -0.55 nA V= -1.05 V STM (c) I c = -0.49 nA V=
-1.20 V STM (a) I c = -0.53 nA V= -1.20 V STM Modle de la molcule
PTCDI en phase gazeuse C 22 H 10 N 2 O 4
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30 La phase Clusters : La phase Jonctions : La phase Filaments
: - (d) I c = -0.55 nA V= -1.05 V STM (g) I c = -0.49 nA V= -1.20 V
STM (a) I c = -0.53 nA V= -1.20 V STM 5 (f) I c = -0.55 nA V= -1.05
V ESQC 5 (i) I c = -0.49 nA V= -1.20 V ESQC I c = -0.53 nA V= -1.20
V ESQC 10 (c) - _ (e) [112] E ad = - 7.6476 eV (h) [112] E ad = -
7.6439 eV (b) [112] E ad = - 7.7145 eV _ _
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