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Room temperature stable molecules adsorbed on semi-conductors

The adsorption of functional molecules on surfaces plays a vital role in the emerging field of nanoelectronics. In this context, molecular and supramolecular ordering, which are key steps in the development of complexes architectures, are controlled by a balance between intermolecular forces and molecule–substrate interactions.

Isolated molecules on Si(111)-B

Isolated molecules on Si(111)-B

Isolated molecules on Si(111)-B
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The deposition of organic molecules and preservation of their entire skeleton, especially on semiconductor surfaces, is still a challenge, although much progress has been made in the development of metallic surface-based devices with organic molecules at low temperature, where the molecule–surface interactions are weak and diffusion remains low. However, the use of metallic substrates is less attractive for potential applications as semiconductors, especially in the field of nanoelectronics.

2D-molecular star on Si(111) 7x7

2D-molecular star on Si(111) 7x7

2D-molecular star on Si(111) 7x7
Image 6x7nm2

In order to circumvent the problem of traditional silicon surface reactivity with pi-conjugated molecules, the Si(111)-B surface is used. This surface has the unique particularity to exhibit depopulated dangling bonds due to the presence of boron atoms under the top silicon layer. We have shown that the weak interactions between rich pi-electron molecules with empty pz depopulated dangling orbitals of the Si-B surface are most likely to be at the origin of the specific adsorption of isolated triazine molecules at the Si-B surface. This structure is stable at room temperature, and the pi-conjugated skeleton of organic molecules is preserved even after deposition [1].

We propose a new concept for the room-temperature deposition of pi-conjugated organic molecules, without any modification of their electronic structure, at specific adsorption sites on the surface of the semiconductor Si(111)-7x7 by adsorbing p-conjugated zwitterionic molecules on this semiconductor surface. The presence of a negative charge on the target molecules offsets the electrophilic character of the Si(111)-7x7 adatoms and preserves the p skeleton of the organic molecules after deposition. The half-cells of Si(111)-7x7 act as a template that guides the molecular assembly of achiral molecules, as shown by the induction of chirality in the modified areas [2].

The results reported herein are remarkable from several different points of view, especially the molecular assembly at room temperature, the chirality of the assembly, and the stability and conservation of the pi-conjugated skeleton on the semiconductor surface at room temperature. These strategies may become important methods for the deposition of pi-conjugated molecules.

Contact: frank.palmino@pu-pm.univ-fcomte.fr

The Nanosciences group are: Y. Makoudi (PhD), Dr F. Palmino, Dr E. Duverger, Dr F. Chérioux.

[1] Y. Makoudi, M. Arab, F. Palmino, E. Duverger, F. Chérioux, C. Ramseyer, M. J.-L. Tschan, B. Therrien, G. Süss-Fink, Phys. Rev. Lett., sous presse, parution Février 2008.

[2] Y. Makoudi, M. Arab, F. Palmino, E. Duverger, C. Ramseyer, F. Picaud, F. Chérioux, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 9287-9290.

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    Le projet "Ingénierie et innovation au travers des sciences physiques, des hautes technologies, et de l'interdisciplinarité" (EIPHI) est lauréat du PIA 3 " Écoles universitaires de recherche "
    Porté par Laurent Larger, directeur de FEMTO-ST, ce projet implique l'uB, l'UFC, l'UTBM et l'ENSMM, ainsi que le CNRS. Il s'appuie sur les écoles doctorales Sciences pour l'ingénieur (SPIM) et Carnot-Pasteur et sur les laboratoires FEMTO-ST et ICB.

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  • Des sons pour moduler la lumière à l'échelle nanométrique

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    Pourquoi s’inspirer du cerveau pour les ordinateurs du futur ? Laurent Larger nous répond !

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  • Cédric DECROCQ obtient le "Louis and Edith Zernow award"

    Ce doctorant de l'équipe THERMIE (département Energie) a été récompensé lors de l'International Symposium on Ballistics.

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  • Dépister le cancer grâce à l’haleine

    Une équipe de recherche de FEMTO-ST a réussi à réaliser un premier prototype de laboratoire permettant l’analyse de la composition chimique de l’haleine pour détecter le cancer du poumon. Cet article est publié dans le journal Sensors and Actuators B.

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  • De nouveaux capteurs pour localiser les foyers épileptiques dans le cerveau

    Grâce à de nouveaux capteurs non-métalliques brevetés, une électro encéphalographie pourra être réalisée simultanément avec une IRM du cerveau. Une avancée importante pour le diagnostic et le traitement de l'épilepsie et d'autres maladies neuronales, en cours de développement au Département d'optique de FEMTO-ST. Ce projet de maturation soutenue par la SATT Grand Est, d'une durée de 24 mois, fait l’objet d’un article dans la lettre de l’innovation du CNRS.

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  • Fête de la science à Belfort et Besançon les 14 et 15 octobre

    Robotique, informatique, thermique, microtechniques, mécanique…En partenariat avec les acteurs de l’enseignement supérieur, FEMTO-ST participe les 14 et 15 octobre prochain à des animations scientifiques grand public sous forme d’ateliers ou de manipulations dans le cadre de la fête de la science qui se tient à Belfort et Besançon

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  • Best paper award à ICRE 2017

    Nicolas Delcey, doctorant du département Énergie, a été récompensé lors de l'ICRE 2017 qui, cette année, s'est déroulée à Londres .

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  • [FOCUS LAB' #2] Peut-on transformer une souris verte en escargot ?

    Découvrez la réponse en images...

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