Soutenance de thèse/PhD Defense – Kelly Trinh – 14/01/22

English below

Kelly Trinh, doctorante dans l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces , soutient sa thèse le vendredi 14 janvier 2022 à 13 h 30.

Sorbonne Université – 4 place Jussieu – 75005 Paris – Barre 32-42, salle 101

© INSP – Cécile Duflot

Fonctionnalisation de substrats Silicium par des Polyoxométallates

Résumé

Les polyoxométallates (POMs) sont des oxydes moléculaires des métaux de transition de la gauche de la classification périodique à haut degré d’oxydation. Ils sont notamment caractérisés par des propriétés redox ajustables, c’est-à-dire qu’ils peuvent être réduits successivement et réversiblement à plusieurs électrons, leur permettant ainsi d’être utilisés comme médiateurs redox ou réservoirs d’électrons dans diverses applications telles que l’électro-catalyse, la conversion de l’énergie solaire, les batteries moléculaires ou le stockage de l’information. Des études préliminaires de dépôt de POMs sur surface associé à des mesures de transport à l’état solide ont été encourageantes pour envisager l’incorporation de couches actives de POMs dans des nanodispositifs pour l’électronique moléculaire. Les propriétés électriques d’un tel dispositif étant dépendantes de la qualité de l’assemblage, maîtriser l’immobilisation des POMs sur un substrat et contrôler l’interface POMs/substrat est un sujet qui reste largement à explorer. Nous proposons de l’aborder via une nouvelle voie de fonctionnalisation de surface basée sur des réactions d’hydrosilylation. Avec cette méthode, des SAMs alkyles ordonnées portant des fonctions terminales amine/ammonium ont été préparées sur silicium pour permettre le dépôt éléctrostatique de POMs (nBu₄N)₃[PMo₁₂O₄₀] photoréductibles. La photoréduction de ces POMs immobilisés en surface a été étudiée au moyen de différentes techniques de caractérisation (XPS, spectroscopie UV-Vis-NIR, KPFM). Des mesures électriques dans une configuration pseudo-MOSFET ont été finalement menées afin d’étudier l’influence de l’état de réduction de la couche de POMs sur les propriétés électriques ainsi que la possibilité de photo-commutation des couches oxydées aux couches réduites. En parallèle, le greffage covalent de POMs hybrides sur des surfaces de silicium modifiées a également été exploré durant la thèse dans l’objectif d’augmenter la robustesse du système ou de raccourcir la distance entre la surface du substrat et le POM pour améliorer le transport par effet tunnel.

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Kelly Trinh, PhD student at Chemical Physics and Dynamics of Surfaces team, will defend her thesis on Friday, January 14, 2022 at 1:30 pm

Sorbonne Université – 4 place Jussieu – 75005 Paris – Corridor 32-42, room 101

© INSP – Cécile Duflot

Functionalization of silicon substrates with polyoxometalates

Abstract

Polyoxometalates (POMs) are metal-oxo clusters formed by early transition metals in their highest oxidation state. More particularly, they exhibit adjustable redox properties, i.e. they can be reduced successively and reversibly to one or several electrons, such that they find their applications as redox mediators or electron reservoirs for electrocatalysis, solar energy conversion, molecular batteries or information storage. Previous results of POMs deposition onto surface characterized by electrical transport measurements were encouraging to envision the integration of active layers of POMs into nanodevices for molecular electronics. The electrical properties of the resulting device will depend on the assembly quality. The mastering of POMs immobilization onto substrates and the control of the POM/substrate interface is still required. In this context, NH₂/NH₃⁺-terminated alkyl chains SAMs on oxide-free silicon substrates were prepared by hydrosilylation and post-modifications. After the electrostatic deposition of photoreducible (nBu₄N)₃[PMo₁₂O₄₀] POMs, the photoreduction of the immobilized POMs was studied by means of several characterization tools (XPS, UV-Vis-NIR spectroscopy, KPFM). Preliminary electrical characterization of a POM-based pseudo‑MOSFET prototype device was carried out to study the influence of the POM redox state on the device conductance and to study the possible photoswitching property. Concurrently, the covalent grafting of POM hybrids onto functionalized, hydrogenated or oxidized Si surfaces was explored during the project, with the prospects of a more stable, controlled and tunable POM/substrate interaction.

Jury