Academic literature on the topic 'Couche auto-assemblées'

Le but de cette étude est d’améliorer l’injection de charge en insérant une couche dipolaire orientée entre le contact en or et le semi-conducteur dans un transistor organique en couche mince à base de pentacène OTFT (structure contact-bas). Les contacts sources/drains en or ont été modifiés avec des monocouches auto-assemblées d'alkanethiols et de fluoro-alkanethiols. En accord avec les mesures de spectroscopie UPS, on observe une augmentation et une diminution de la résistance de contact des OTFTs lorsque, respectivement, le travail de sortie des électrodes modifiées diminue par la fonctionnalisation par l'alkylthiol ( SH-(CH₂)₂-(CH₂)₇-CH₃ ) et augmente par la fonctionnalisation par l'alkylthiol fluorés( SH- (CH₂)₂-(CF₂)₇-CF₃ ), et une plus importante )
The goal of this study is to improve charge injection by inserting an oriented dipolar monolayer between the gold contact and the semi conductor in an organic thin film transistor OTFT (structure bottom-contact). The source/drain gold contacts were modified with alkanethiols and fluoroalkanethiols self-assembled monolayers. Consistent with the UPS measurements, we observe an increase and a decrease of the OTFT contact resistance respectively with the increase of the work function and the decrease of the work function with the alkanethiol ( SH-(CH₂)₂-(CH₂)₇-CH₃) with the fluorinated molecules ( SH-(CH2)2-(CH2)7-CH3 )and further decrease when the length of the fluorinated molecules is shortened SH- (CH₂)₂-(CF₂)₇-CF₃ )

Dans le domaine de l’électronique moléculaire, la connexion d’un faible nombre de molécules est l’un des défis majeurs. Ce travail de thèse porte sur l’utilisation de nanotubes de carbone comme électrodes dans deux configurations distinctes. Dans la première, un nanotube métallique mono-feuillet individuel est utilisé pour former une jonction de taille nanométrique de type métal/couche moléculaire auto-assemblée (SAM)/nanotube. Le cas d’une SAM isolante est comparé au cas d’une SAM basée sur un système σ-π-σ. Les caractéristiques obtenues dans le premier cas permettent de déterminer les paramètres de cette barrière tunnel moléculaire. Dans le second, nous obtenons des caractéristiques électriques structurées. Nous proposons pour ce système un modèle où le transport est modulé via l’orbitale occupée de plus haute énergie. Lorsqu’un nanotube semi-conducteur est utilisé, la géométrie du dispositif permet également d’étudier le comportement d’un transistor à nanotube de carbone où la SAM isolante est alors utilisée comme diélectrique de grille ultra-fin. Les dispositifs ainsi réalisés montrent d’excellentes performances de commutation. Nous soulignons le rôle capital du dipôle électrique constitué par la SAM sur les propriétés de modulation du transistor. Dans la seconde configuration, nous avons étudié et optimisé une chimie de synthèse afin de réaliser en solution un grand nombre de jonctions mono-moléculaires où la molécule unique est connectée par des liaisons covalentes à deux nanotubes. Après dépôt sur surface, nous effectuons des caractérisations électriques pour une molécule d’éthylènediamine connectée par deux nanotubes mono-feuillets
Connecting a small number of molecules is an ongoing challenge in molecular electronics. During this thesis work, we have used carbon nanotubes as electrodes in two distinct configurations. In the first one, a single-walled metallic nanotube is used to build a nanometer-sized metal/self assembled monolayer/metal junction. The case of an insulating SAM is compared to the one of a σ-π-σ system. The characteristics obtained in the first case allow determining the insulating molecular barrier parameters. In the second one, we obtain structured electrical characteristics. For this system, we propose a model where the transport is modulated via the highest occupied molecular orbital. When a semiconducting nanotube is used, the proposed device geometry enables studying the behaviour o a nanotube transistor where the insulating SAM is used as an ultra-thin gate dielectric. The realized devices display excellent switching performances. We underline the major role of the SAM dipole on the transistor modulation properties. In the second configuration, we have studied and optimized a chemical synthesis to make a high number of single-molecule junctions in solution where the single molecule is connected through covalent bonds to carbon nanotubes. After deposition, we characterize a single molecule of ethylenediamine connected by two single-walled nanotubes

Ce travail se situe dans le cadre des recherches en électronique moléculaire. Après une présentation des enjeux et des challenges, nous décrirons les principales réalisations dans ce domaine. Dans un premier temps, nous avons entrepris la réalisation par silanisation de monocouches auto-assemblées sur silicium. Ces monocouches de différentes épaisseurs (8, 14 et 17 carbones) ont été fonctionnalisées en trois étapes chimiques à l'aide de 6 groupements aromatiques. Les caractérisations structurales (mouillage, ellipsométrie, FTIR, AFM, diffraction X) valident la réalisation des structures. L'étude de stabilité thermique sur ces structures montre qu'elles endurent des températures de 300°C pendant 30 minutes. Lors de l'étude électrique nous montrons que ces structures demeurent isolantes, et qu'elles présentent un effet rectificateur de courant (diode moléculaire) avec un rapport rectificateur de 7 en moyenne et de 16 dans le meilleur des cas. L'origine de cet effet a été expliqué. Dans une deuxième partie, ces monocouches fonctionnalisées ont été obtenues en une seule étape par greffage de molécules contenant une tête greffante et un groupement conjugué (thiophène), séparé par une chaîne alkyle (de 8 et 13 carbones). Les caractérisations structurales ont montré que le groupement limite la densité du film, le rendant inhomogène. Les caractéristiques électriques sont par conséquent inhomogènes et présentent des effets parasites. La dernière structure, une monocouche constituée d'une chaîne alkyle (17 carbones), d'un groupement dérivé phényle (4 différents ont été utilisés) recouvert d'une autre chaîne alkyle (7 et 18 carbones) a été réalisée en 3 et 5 étapes chimiques. Lors de la caractérisation structurale nous avons trouvé une structure présentant une seconde monocouche alkyle presque aussi dense que la première. La caractérisation électrique courant-tension fait apparaître un léger pic caractéristique d'une diode à effet tunnel résonant.

Le but de ce travail est d'étudier les propriétés isolantes de monocouches d'alkyltrichlorosilanes auto-assemblées sur un substrat de silicium. Nous avons tout d'abord greffé des monocouches d'alkyltrichlorosilanes (dodécyltrichlorosilane, hexadécyltrichlorosilane, octadécyltrichlorosilane) sur un substrat de silicium. La qualité structurale des monocouches est contrôlée par la température du bain de réaction. Pour nos mesures électriques, nous avons complété la structure métal-isolant-semiconducteur en déposant une contre-électrode en métal (al ;au ;ti ;pt). Nous avons montré que la conductivité à l'origine est indépendante de la longueur de la monocouche et proche de la conductivité du polyéthylène massif. Nous démontrons que les énergies de barrières aux interfaces métal-isolant-semiconducteur sont très importantes (4. 5ev) pour supprimer tout effet tunnel à bas champ électrique, même à travers des films aussi minces que 1. 9 nm. A plus haut champ électrique, l'augmentation du courant peut être modélisée par un courant de type tunnel assisté par le champ. Par la mise en oeuvre d'une technique de photoconductivité, la bande interdite des monocouches de dodécyltrichlorosilane, hexadécyltrichlorosilane, octadécyltrichlorosilane a été estimée à 10,1ev, 9,8ev et 9,3ev respectivement. Nous avons étudié la corrélation entre les propriétés électroniques et la qualité structurale des monocouches et nous avons montré que la bande interdite des monocouches diminuait en même temps que la qualité structurale, ce qui entraîne une augmentation des courants de fuites au travers de la monocouche. Nous avons donc montré qu'une monocouche, même extrêmement mince (de l'ordre de 2 nm) peut constituer un film isolant de très bonne qualité électrique pourvu que l'on parvienne à contrôler son architecture à l'échelle moléculaire. Ces résultats peuvent avoir des applications dans les composants ultimes de la microélectronique et en électronique moléculaire

Ce travail concerne l'étude de monocouches auto-assemblées (SAMs) sur l'or par simulation moléculaire. Des SAMs électroactives formées de chaines ferrocenylalcanethiols et alcanethiols et des SAMs constituées de β-cyclodextrines immobilisées sur des surfaces pouvant donner lieu à la formation de complexes d'inclusion à l'interface ont été étudiées. L'objectif était d'obtenir des grandeurs macroscopiques qui soient directement comparables aux grandeurs expérimentales. Pour cela, des simulations de dynamique moléculaire ont été couplées à des calculs de perturbation thermodynamique afin d'obtenir des grandeurs rédox et des propriétés thermodynamiques d'association. La reproduction de grandeurs expérimentales a dans un premier temps permis de valider les méthodologies de simulation et les champs de forces utilisés. Ceci a ensuite conduit à envisager la simulation moléculaire comme une technique prédictive pour l'étude de nouveaux systèmes. Les grandeurs macroscopiques obtenues ont pu être interprétées grâce à une caractérisation structurale et énergétique des processus mis en jeu.

Au cours des dernières décennies, les chromophores organiques “push-pull” ont vu leur intérêt grandir en raison de leurs applications potentielles dans les domaines des transistors à effet de champ, de l'optique non linéaire, des OLEDs, et du photovoltaïque. Dans le cadre de la conception de cellules photovoltaïques, ces structures moléculaires correctement organisées sur une surface devraient permettre d’améliorer l’interface donneur/accepteur, l’absorption optique, et d’augmenter le volume de la couche active. Nous avons développé une synthèse en plusieurs étapes de nouvelles molécules “push-pull” comportant une tête réactive thiol autorisant la formation de monocouches moléculaires auto-assemblées (SAM) sur surfaces d’or ou d’ITO. En variant les groupements donneur, accepteur, et l’espaceur il a été possible de moduler les propriétés optiques et électroniques.Les produits obtenus possèdent une forte absorption de lumière et peuvent donc être efficaces pour le photovoltaïque. Les monocouches moléculaires finales des chromophores avec ou sans nanoparticules d’or ont été étudiées principalement par angles de contact, techniques de spectroscopie IR, UV-Vis, XPS, et par microscopie à sonde locale (STM, AFM). Les matériaux ainsi obtenus à base de SAMs de chromophores “push-pull” et de nanoparticules de métaux nobles ont ensuite caractérisés électriquement et optiquement pour évaluer leur utilisation potentielle pour la conversion de l’énergie photovoltaïque
During the past decades, the synthesis of organic donor-acceptor (D/A) “push-pull” chromophores has been of considerable interest because of their potential use in nonlinear optics, LEDs, field effect transistors, and photovoltaics (PV). As a part of the design of the PV cells, these molecular structures correctly arranged on a surface should improve the donor/acceptor interface, the optical absorption, and increase the volume of the active layer. We have developed a multi-step synthesis of new “push-pull” molecules bearing a thiol reactive group enabling to form self-assembled monolayers (SAM) on gold or ITO surfaces. Combining various donor, acceptor, and spacer moieties we could tune the “push-pull” optical and electronic properties. The obtained “push-pull” products exhibit a high light absorption and can thus be effective in PV applications. Final SAMs with and without nanoparticles were studied mainly by contact angles, UV-vis, IR and XPS spectroscopy, ellipsometry and near-field microscopy (STM and AFM). As-obtained organic layers were then electrically and optically characterized to assess their potential use in the field of PV energy conversion

L'objectif de ce travail est d'élaborer et de caractériser un biofilm incorporant des protéines spécifiques d'espèces odorantes et des récepteurs olfactifs sur une électrode en vue de la fabrication de micro- et nanobiocapteurs olfactifs. Les couches mixtes de Langmuir-Blodgett (LB) composées d'IgG et d'amphiphile ainsi que l'immunocapteur correspondant ont été étudiés afin de valider la techcnique d'immobilisation de Langmuir-Blodgett. Ensuite la technique de LB a été appliquée dans le but de fabriquer un biocapteur d'odorant basé sur les couches mixtes de LB composées des protéines spécifiques d'espèces odorantes et des molécules amphiphiles qui ont été caractérisées par AFM et par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Cependant, la technique LB s'est avérée inadaptée à l'immobilisation de récepteurs couplés à des protéines G sur l'électrode. Par conséquent une nouvelle technique d'immobilisation de multicouche auto-assemblée a été développée et caractérisée par spectroscopie d'impédance électrochimique et AFM
The objective of this work is to elaborate and characterize biofilms of odorant-binding proteins and olfactory receptors on electrodes for construction of olfactory micro- and nanobiosensors. Mixed Langmuir-Blodgett (LB) films of IgG/amphiphile and the corresponding immunosensor were first studied in order to validate the immobilization technique of Langmuir-Blodgett. Then, LB technique was applied to construct odorant biosensor based on mixed odorant-binding proteins/amphiphile LB films which were characterized by AFM and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). However, we found that LB technique is not suitable for immobilization of G-protein coupled receptors on the electrode. Therefore, a novel immobilization technique of self-assembled multilayer was developed and characterized by electrochemical impedance spectroscopy and AFM. It was demonstrated that rhodopsin and olfactory receptors I7 can

L'objectif de ce travail est de développer un nouvel immunocapteur à ondes de Love permettant de détecter les agents pathogènes tels que les bactéries dans les eaux de baignade et les effluents, sans étape de marquage et avec une très bonne sensibilité. Pour réaliser le récepteur biologique, une nouvelle monocouche SAM organosilylée possédant des chaines carbonées C22 terminées par des fonctions glycidyle a été élaborée. Cette monocouche a été caractérisée au moyen de différentes techniques physico-chimiques telles que la spectroscopie IR, des mesures de mouillabilité, l'AFM, l'XPS et l'utilisation d'une sonde fluorescente. Elle a permis d'immobiliser efficacement différents anticorps à la surface du guide d'ondes. L'immunocapteur ainsi obtenu a été testé en laboratoire, permettant de détecter directement et spécifiquement des bacteries E. Coli non lysées grâce à l'utilisation d'anticorps spécifiques anti-E. Coli.