Transport de spin1D dans des fils moléculaires – MQwires

Les technologies actuellement exploitées industriellement pour la fabrication de dispositifs à l'échelle nanométrique et autres améliorations de nouveaux types d'électronique grand public sont fondées sur la réduction en taille des composants de la technologie des semi-conducteurs. Dans ce domaine, l’utilisation de composés organiques est jusqu'à présent limitée à l'optimisation des propriétés des matériaux tels que l'amélioration de rendements photoniques, de la qualité des couleurs dans les OLEDs ou de la flexibilité mécanique des dispositifs pliables en électronique organique.
Cependant le potentiel des systèmes moléculaires organiques et inorganiques reste largement inutilisé. La chimie en solution est une approche en général très efficace permettant la synthèse sur mesure de nano-objets multi-fonctionnels. Mais de telles molécules sont souvent relativement fragiles et leur incorporation dans des dispositifs est strictement limitée par les méthodes de transfert disponibles. De plus les voies de synthèse possibles sont limitées par définition aux produits solubles.
Ce projet vise à la réalisation des étapes de synthèse moléculaire directement sur des surfaces en ultra-vide et à leur étude par microscopie à effet tunnel (STM) et par spectroscopie photoélectronique (PSE). Le projet réunit trois laboratoires experts, un (Fr) spécialiste de la synthèse de dispositifs pour l'électronique moléculaire sur surface et deux (Tw) sur l'étude des systèmes moléculaires pour l'électronique et la spintronique par des méthodes physiques (PSE et STM).
Pour chaque tâche et chaque type d’expérience, les structures moléculaires réactives seront conçues après discussion entre tous les partenaires et synthétisées au CEMES-CNRS. L’équipe française préparera des PolyAromatic Hydrocarbons (PAH) à structure et groupes fonctionnels favorisant l’hétérocouplage de surface. En parallèle, les briques de base moléculaires à propriétés électroniques et magnétiques respectivement fonctionnalisées seront conçues pour l'étude directe des propriétés physiques locales d’hétéro dimères et trimère de spin.
Les groupes de l'Université nationale Tsing-Hua seront chargés de l’étude de la réactivité de ces précurseurs et les réactions de couplage seront suivies par microscopie/spectroscopie tunnel sous ultra-vide, et par spectroscopie de photoémission. Au cours de ce projet, nous utiliserons les connaissances acquises en couplage hétéromoléculaire pour préparer de manière contrôlée des dispositifs de spin asymétriques de séquence prédéfinie.
En résumé, le but ultime de ce projet est de préparer directement sur une surface, d'une manière totalement contrôlée, des dispositifs à molécule unique comprenant des fragments possédant un spin, connectés par des fils/triangles organiques de longueur et de séquence prédéfinie. Les propriétés d'interaction spin-spin et de transport de spin intrinsèques ainsi que l'effet des perturbations externes par le biais d'une source d'électrons à spin polarisé et d’un champ magnétique externe sur ces dispositifs seront explorés.
Les résultats attendus sont : a) la maîtrise des hétéro-couplages sur surface, b) une meilleure compréhension des processus physiques fondamentaux de la communication de spin dans les fils ainsi formés, et c) la fabrication de molécules uniques avec des propriétés électroniques / magnétiques prédéfinies.