Vers une compréhension fine du couplage d’Ullman sur surface

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La formation in situ de polymères sur des surfaces est en plein essor depuis les travaux pionnier menés L. Grill et S. Hecht dès 2007 (Université libre et Humboldt University, Berlin). L’objectif est de synthétiser, directement sur surfaces, des polymères conjugués parfaitement organisés en cristaux périodiques, à l’image du graphène obtenu par CVD. Néanmoins, l’obtention de ce type de mono-feuillets parfaitement organisés et capables de recouvrir de larges surfaces reste à ce jour un réel challenge. Pour mieux comprendre les facteurs limitant la polymérisation, de nombreuses équipes s’intéressent aux mécanismes élémentaires de polymérisation sur les surfaces pour optimiser les procédés d’élaboration. Des chercheurs allemands (Justus Liebig University) ont étudié le couplage d’Ullmann qui est la méthode d’auto-assemblage la plus utilisée sur surface. Grâce à la très haute résolution des images NC-AFM (avec pointe fonctionnalisée par une molécule de CO) et en combinant l’étude expérimentale à des simulations numériques, cette équipe a montré que ce sont les adatomes de cuivre de la surface qui sont impliqués dans le couplage entre les molécules (Figure 1). Ce travail clef permet d’envisager de contrôler ou de guider la croissance des polymères sur les surfaces en modulant la densité de surface en adatomes.

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Figure 1 : Images nc-AFM explicitant les étapes intermédiaires de la réaction de couplage entre deux molécules bromées sur une surface de Cu(111). Extrait avec la permission de ACS NANO, 11, 4183 (2017). Copyright ACS publishing.