Diapositive 1

Prsente la facult des sciences Ben M'sik, Casablanca21 Novembre 2009tude thorique de la nanostructuration d'atomesmtalliques en surface Au(111) induite par l'adsorption de molcules organiques.

(a)STM

(b)STM

(c)STMSTMSTMSTM

5 ESQC

ESQC5 (d)(e)

Youness Benjalal12I. ObjectifII. Cadre thoriqueMthodes de calculsESQC-STMPlanIV. Conclusion gnrale et perspectives.III. Rsultats

(a)STM

(b)STM

(c)STMSTMSTMSTM

5 ESQC

ESQC5 (d)(e)Youness Benjalal23

Objectif de travailSurfaceAdsorbatLiaisons hydrogneMoules molculairesFils atomiquesMolcule 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)Youness Benjalal34Cadre thoriqueJ. 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) MM4Mthode empiriqueOptimisation des gomtries molculairesCalcul des images STMLa mthode ESQCElastic Scattering Quantum ChemistryDtermination des structures lectroniques EHMOYouness Benjalal45STM (Scanning Tunneling Microscopy)Lgsgaard, E.; Osterlund, L.; Thostrup, P.; Rasmussen,P. B.; Stensgaard, I.; Besenbacher, F. A high-pressure Rev. Sci. Instrum. 2001, 72, 3537 3542.

UHV (Ultra-High Vacuum).Temprature variable.P=10 mb.-10Youness Benjalal5

STM exprimental STM virtuel6667Cadre thoriqueAAMAACellule-1Cellule0Cellule+1 (|S-1,i>, i=1,N)(|S0,i>, i=1,N0)(|S1,i>, i=1,N)La mthode ESQC

5 ESQC

Limage STM

Youness Benjalal78ESQCElastic Scattering Quantum Chemistry

P. Sautet and C. Joachim, Chem. Phys. Lett. 185, 1991, 23.P. Sautet and C. Joachim, Surf. Sci. 271. 1992. 387.Youness Benjalal89

Les squences dune manipulation STM sur la molcule DAT lie aux substrats Cu(110) et Au(111)

Youness Benjalal910

(a)Structure chimique de la molcule DAT.

(c)(d)

(b)STMCu(110)

(e)(f)(g)Au(111)Images STM de la molcule DAT sur les surfaces Cu(110) et Au(111)Ic = -0.66 nAV= -1.73 VT=110 KIc= 0.32 nAV= 1.48 VT=110 KSTM

C64H68N10Youness Benjalal1011Adsorption de la molcule DAT sur Cu(110)

creuxpont1

sommet[001][110]_Les configurations molculaires initiales pour chaque site d'adsorption

HTB1B2Cu(110)[001][110]_H : site d'adsorption creuxT : site d'adsorption sommetB : site d'adsorption pontPrsentation de la structure cristallographique de Cu(110) pont2

Youness Benjalal1112Adsorption de la molcule DAT sur Cu(110)nergie dadsorption de la molcule DAT sur Cu(110)

650 meV-84.0-81.5-74.0-79.0-76.5-66.5-69.0-71.5Angle de rotation (degrs)0306090120150180210240270300330360-64.0nergie (kcal/mol)pont1pont2

creux

sommet(a)

(b)

MM4hDAT-Cu(1110) = 4.35

= 0 degr

Ead = -3.46 eV[001][110]_Youness Benjalal1213Adsorption de la molcule DAT sur Au(111)

228 meV-110-109-108-107-106-105-104-103-102Angle de rotation ()0306090120150180210240270300330360nergie (kcal/mol)nergie dadsorption de la molcule DAT sur Au(111)

(a)(b)(c)Site sommetSite pontSite creux[110][112]__hDAT-Au(111) = 4.54

= 0 degr

Ead = -4.65 eV MM4Youness Benjalal1314Images STM et ESQC de la molcule DAT sur Cu(110)

(a)STM

5 (e)ESQC

[001][110]_(d)La structure lectronique et la gomtrie optimise permettent dexpliquer limage STM.

(b)(c)

7.0 11.75 (g)(f)Ic= -0.66 nAV= -1.73 VT=110 KYouness Benjalal1415

[110][112](d)Images STM et ESQC de la molcule DAT sur Au(111)

(a)STMIc= 0.32 nAV= 1.48 VT=110 K

5 (e)

(b)(c)

6.5

13.5 (g)(f)__ESQC3 3 Youness Benjalal1516Analyse des images STMImage ESQC de la molcule DAT sur Au(111) L'invisibilit des deux groupes mlamine vient de la forme de lorbitale molculaire HOMO.

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)Ic= 0.32 nAV= 1.48 VT=110 KSTM

(i)STM

5 (i)ESQC

[112][110]--(h)Ed(ND) =265.56 meVEd(DAT) =228.44 meV

(f)(g)Ic= 0.31 nAV= 1.25 VT=110 K

(j)Youness Benjalal16

17

(a)(b)300 400 K

(c)

(d)

(e)160 300 KAuto-assemblage 1D et 2D de la molcule DAT sur Au(111)Youness Benjalal1718Lauto-assemblage sur Au(111)

5 5 [110][112]--(f)(g)(i)(e)(f)ESQCESQCSTMaImages exprimentale et calcule(a)(b)

[110]_[112]_(c)Vis vis

(d)Tte queueModles des structures unidimensionnelles300 400 K(h)ESQC5 STMIc= 0.52 nAV= 1.25 V

Youness Benjalal1819Lauto-assemblage sur Au(111)Lauto-assemblage bidimensionnelle (2D) La phase Six-blade Mill (SM)

(e)STMam = 36.41.0 bm = 36.41.0 = 60

5 (g)ESQC

(f)[110][112]__ac = 36.5 bc = 36.5 = 61dH-N = 2.99 (h)160 200 K

(a)STMam = 27.21.0 bm = 27.21.0 = 90

5 (c)ESQC

dH-N = 2.99 (d)[110][112]__(b)ac = 2a= 28.0 bc = 2b=28.0 = 90La phase Four-blade Mill (FM)Youness Benjalal1920Lauto-assemblage sur Au(111)Lauto-assemblage bidimensionnelle (2D)La phase Grid :

(a)STMam = 20.81.0 bm = 27.51.0 = 60260 300 K

5 (c)ESQC

(b)ac = 20.1 bc = 2b=31.6 = 58ab[110][112]__dH-N = 2.99 (d)

(e)STMam = 16.50.5 bm = 17.00.5 = 60

dH-N = 2.85 (h)5 (g)ESQC[110][112]__(f)ac = 17.7 bc = 17.7 = 55abLa phase Stripe Youness Benjalal2021Conclusion

5

5 ESQC(d)(c)(b)(a)ESQCSTM

5 (g)ESQC

(f)ab[110][112]__(h)(e)Cu(110)Au(111)Youness Benjalal2122

STMSTMSTM

Adsorption de la molcule DCIIc = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 KStructure chimique de la molcule DCIC112H102N2O4Youness Benjalal2223Image STM de la molcule DCI

(e)(f)

5 (a)STMIc = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 K

(b)(c)10.0 15.0 Height ()Height ()Length ()Length ()Modle de la molcule DCIC112H102N2O4Youness Benjalal2324Adsorption de la molcule DCI sur Au(111)Simulations numriques faites par le code MM4Linteraction entre la molcule et la surface Au(111) est forte.

(a)BBBBAAAAReprsentation des scnarios d'adsorption possibles de la molcule DCI sur la surface Au(111).

[110][112]__ABAB(b)Ead= -6.2622 eVAABB(c)Ead= -6.7248 eVAAAA(d)Ead= -6.1208 eVAAAB(e)Ead= -6.1608 eVABCDYouness Benjalal2425[110][112]__Images STM et ESQC de la molcule DCI sur Au(111)

5 (i)STM

(j)

AAAA(c)Ead= -6.1208 eVAAAB(d)Ead= -6.1608 eVSimulations numriques faites par les codes MM4 et ESQC

5 (g)ESQCAAAA5 (h)ESQCAAAB

AABB(b)

5 (f)ESQCAABB

ABAB(a)

5 (e)ESQCABABLes images ESQC des structures (a) et (c) ont une forme rectangulaire plus favorable avec limage STM.Ead= -6.1208 eVEad= -6.1608 eVEad= -6.7248 eVEad= -6.2622 eVIc = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 KYouness Benjalal2526Images STM et ESQC de la molcule DCI sur Au(111)Simulations numriques faites par les codes MM4 et ESQC

5 (a)STMIc = 0.26 nAV = 1239 mVT=120-170 K

(b)(c)10.0 15.0 Height ()Height ()Length ()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 4.00 Youness Benjalal2627Lauto-assemblage unidimensionnelle (1D)Lauto-assemblage unidimensionnelle (1D) de la molcule DCI sur la terrasse du substrat Au(111)

[112]_(b)

(c)dNHO =2.20 (e)

5 (e)ESQC

(b)STMSTMSTMSTM(a)(d)Ic = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 KYouness Benjalal2728Conclusion

5 (a)STM

5 (c)ESQC[112]_

(b)

[112]_(e)(e)

5 ESQC

(d)(f)Ic = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 KIc = 0.26 nAV = 1239 mVT = 120- 170 KYouness Benjalal2829--

(b)Ic = -0.55 nAV= -1.05 V STMSTM(c)Ic = -0.49 nAV= -1.20 VSTM(a)Ic = -0.53 nAV= -1.20 VSTM

Lauto-assemblage de la molcule PTCDI avec Ni sur Au(111) Modle de la molcule PTCDI en phase gazeuseC22H10N2O4Youness Benjalal2930Lauto-assemblage de la molcule PTCDI avec Ni sur Au(111) La phase Clusters :La phase Jonctions :La phase Filaments :-

(d)Ic = -0.55 nAV= -1.05 V STM(g)Ic = -0.49 nAV= -1.20 VSTM(a)Ic = -0.53 nAV= -1.20 VSTM

5 (f)Ic = -0.55 nAV= -1.05 VESQC5 (i)Ic = -0.49 nAV= -1.20 VESQCIc = -0.53 nAV= -1.20 VESQC

10 (c)

-_

(e)[112]Ead = - 7.6476 eV(h)[112]Ead = - 7.6439 eV(b)[112]Ead = - 7.7145 eV__Youness Benjalal30Conclusion gnrale et perspectives31

32Merci pour votre attentionbenjalal@cemes.frbenjalalyouness3@yahoo.frYouness Benjalal32