En prouvant qu’il est possible d’assembler des molécules à grande échelle sur une surface semi-conductrice, les chercheurs de l’équipe MINANO de FEMTO-ST ouvrent la voie à de nouvelles perspectives en matière de nanoélectronique.
Balayant l’idée qu’il est inconcevable d’auto-organiser des molécules sur une surface semi-conductrice de la même façon que sur du métal, c’est-à-dire sans liaison covalente avec les atomes de la surface, les chercheurs de l’Institut FEMTO-ST ont réussi à réaliser un autoassemblage de millions de molécules parfaitement structurées sur un substrat en silicium. Pour situer le contexte, jusqu’à présent, la meilleure performance décrivait l’auto-assemblage de cinq molécules !
Le résultat est obtenu dans un environnement sous vide très poussé (10-13 bars), à température ambiante, et sa stabilité est garantie jusqu’à 150°C, laissant envisager une déclinaison industrielle de la méthode mise au point. Ces travaux ont été publiés dans la prestigieuse revue Angewandte Chemie International Edition. Le réseau de molécules, constitué suivant une organisation périodique, laisse apparaître, avec la même régularité, des trous que l’on peut remplir de molécules organiques comme le fullerène, qui possède des propriétés capitales pour des applications électroniques. Différents motifs peuvent être réalisés, et on peut parler ici de design moléculaire. Le procédé est le fruit d’un travail réalisé en synergie entre deux spécialités, la chimie de synthèse des molécules et l’imagerie de surfaces semi-conductrices à une résolution atomique : avec une précision de 0,01 nm, chimie et imagerie sont capables de faire coïncider leurs performances et leurs attentes.
Ces résultats interviennent à mi-parcours du programme MISS financé par l’ANR, la Région Franche-Comté et le PMA (Pays Montbéliard agglomération), représentant un budget total de 300 K€ sur trois ans.
Image STM (15 x 15 nm2) : le microscope à effet tunnel permet de visualiser à la fois les atomes constitutifs du substrat en silicium (partie droite de l’image) et l’agencement des molécules sur la partie gauche.
Les molécules forment des structures périodiques nanoporeuses (diamètre des pores : 1,1 nm). ©FEMTO-ST
Contact : Frédéric Chérioux – Frank Palmino
Département MN2S — Micro nano sciences et systèmes
Institut FEMTO-ST – UFC / ENSMM / UTBM / CNRS
Tél. (0033/0) 3 81 85 39 51 / 3 81 99 47 12