Soutenance de thèse de FATIMA HUSSEIN

La formation contrôlée de nouveaux objets à l’échelle nanométrique représente un enjeu important pour le développement de nouveaux matériaux et de dispositifs électroniques. Sur des surfaces, la formation de nanostructures organiques repose sur les concepts d’auto-assemblage supramoléculaire et de synthèse sur surface (on-surface synthesis) basés respectivement sur des interactions intermoléculaires non covalentes et covalentes. Le contrôle de ces nanostructures est affecté par différents facteurs et paramètres tels que le choix du substrat, le recuit thermique, etc. L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles stratégies pour contrôler la formation de nanostructures sur des surfaces et d’étudier leurs propriétés. Dans un premier temps, nous avons étudié par microscopie à effet tunnel (STM) en conditions ambiantes le contrôle de la taille des domaines formés à l’interface liquide-solide sur HOPG par une solution bimoléculaire d’acide trimésique (TMA) et d’acide benzoïque (BZA). Les résultats montrent que la formation des domaines est très sensible au rapport stœchiométrique entre les deux molécules et nécessite un réglage fin de ce dernier. Ensuite, nous avons étudié la polymérisation du 1,4-di(thiophen-2-yl)benzene (DTB) sur le Cu(111) sous ultra vide (UHV) par STM et par spectroscopie de photoélectrons (XPS), avec le soutien complémentaire de mesures de microscopie à force atomique non contact (nc-AFM) et d’une modélisation théorique basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Les résultats montrent la formation de chaînes hydrocarbonées non saturées interconnectées basée sur l’activation du C-S. Enfin, nous avons montré par STM et XPS sous UHV que l’utilisation du précurseur chiral bifonctionnel (R)-6-bromo-3-phenyl-2,3-dihydro-1H-inden-1-one (BrPhINDO) conduit à la formation de différentes structures liées de manière covalente sur le Cu(111) avec une inversion chirale induisant une racémisation partielle.

The controlled formation of new objects at the nanoscale is an important challenge for the development of new materials and electronic devices. On surfaces, the formation of organic nanostructures is based on the concepts of supramolecular self-assembly and on-surface synthesis taking use respectively of non-covalent and covalent intermolecular interactions. The control of these nanostructures is affected by various factors and parameters such as the choice of the substrate used, thermal annealing, etc. The objective of this thesis is to propose new strategies to control the formation of nanostructures on surfaces and investigate their properties. In a first part, we studied by scanning tunneling microscopy (STM) at ambient conditions the control of the size of the domains formed at the liquid-solid interface on HOPG from a bimolecular solution of trimesic acid (TMA) and benzoic acid (BZA). The results show that the formation of the domains is very sensitive to the stoichiometry ratio between the two molecules and a fine-tuning of this latter is required. Then, we studied the polymerization of 1,4-di(thiophen-2-yl)benzene (DTB) on Cu(111) under ultra-high vacuum (UHV) by STM and photoelectron spectroscopy (XPS), supplemented by non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) and theoretical modelling based on the density functional theory (DFT). The results show the formation of unsaturated hydrocarbon chains based on C-S activation. Finally, we demonstrated by STM and XPS under UHV that the use of the bifunctional chiral precursor (R)-6-bromo-3-phenyl-2,3-dihydro-1H-inden-1-one (BrPhINDO) leads to the formation of different covalently bonded structures on Cu(111) with chiral inversion inducing partial racemization.