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Un couteau suisse moléculaire


​En assemblant un atome et une molécule sur une surface à l'aide d'un microscope à effet tunnel, il est possible de construire un nano-objet dont les propriétés électroniques et mécaniques sont modulables en fonction des positions relatives de l'atome et de la molécule. La diversité des propriétés obtenues montre le potentiel prometteur de cette « trapping chemistry » (chimie de piégeage).

Publié le 12 février 2018
​Des chercheurs ont déposé sur une surface d'or une molécule isolée de porphyrine, constituée de cycles carbonés (phényle et pyrrole) et d'un cycle central plus grand, porteur de deux atomes d'hydrogène. La porphyrine a pu être déplacée sur la surface, à l'aide de la pointe d'un microscope STM, et mise en contact avec un atome d'or faiblement lié. 

La présence d'un atome d'or sous un cycle phényle ou pyrrole induit alors un transfert de charges entre l'atome et la molécule que l'on peut ajuster finement selon la position de l'atome par rapport à la molécule. Il devient ainsi possible de contrôler précisément les propriétés électroniques de l'assemblage.

Si maintenant on positionne l'atome d'or au centre de la porphyrine et si on enlève un atome d'hydrogène, la molécule devient capable de tourner sous l'effet d'un courant tunnel appliqué entre pointe et surface, à travers le nano-objet. On obtient alors un rotor moléculaire dont l'axe de rotation est défini par l'atome d'or. Cette structure originale a été identifiée complètement par modélisation atomistique.

Enfin, une dernière manipulation permet de déshydrogéner complètement la molécule, ce qui conduit à une nouvelle nanostructure capable de se déplacer sur la surface d'or sous l'effet du champ électrique de la pointe STM.

Ces travaux ont été réalisés par des chercheurs de l'Iramis, du CNRS et de l'Université Paris-Diderot.

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