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Fonctionnalisation du graphène pour une modification contrôlée de ses propriétés
 
University of Leuven, Department of Chemistry, Division of Molecular Imaging and Photonics, Belgium
Fri, Feb. 09th 2018, 11:00-12:00
NIMBE Bat.127, p.26, CEA-Saclay

La découverte du graphène, couche monoatomique de carbone hybridé sp2, et de ses propriétés physiques et électriques exceptionnelles a suscité un énorme intérêt auprès de la communauté scientifique. Une modulation de certaines de ses caractéristiques s’avère néanmoins nécessaire en vue de son intégration dans des dispositifs (opto)électroniques.
La physisorption de molécules fonctionnelles à sa surface est par exemple une méthode permettant de modifier la densité de porteurs de charges (c’est-à-dire le niveau de dopage) du graphène sans dégrader le matériau. La formation de monocouches de molécules auto-assemblées, concept bien établi notamment sur le graphite, permet de plus de contrôler avec exactitude l’arrangement et la densité des fonctions présentes en surface. Il sera démontré au cours de cette présentation comment la physisorption de couches auto-assemblées sur le graphène peut moduler avec précision son degré de dopage.1 La combinaison de méthodes de caractérisation structurale (microscopies en champ proche), spectroscopique (Raman) et électrique (transistors) permet de relier la modification des propriétés du graphène avec la nature et la structure des couches moléculaires.
La chimisorption de molécules offre de son côté certains avantages, comme une plus grande robustesse, mais sacrifie les qualités électroniques du graphène en introduisant des défauts dans sa structure. Les techniques de caractérisation évoquées précédemment offrent la possibilité d’étudier ces liaisons covalentes sous un nouvel angle et de révéler des possibilités de correction des défauts créés.2 De plus, la décoration du graphène par ces molécules ouvre la voie à sa post-modification contrôlée.
Finalement, les perspectives d’étendre ces stratégies de fonctionnalisation moléculaire à d’autres matériaux bidimensionnels comme les dichalcogénures de métaux de transitions seront évoquées.


Références
(1) Phillipson, R.; Lockhart de la Rosa, C. J.; Teyssandier, J.; Walke, P.; Waghray, D.; Fujita, Y.; Adisoejoso, J.; Mali, K. S.; Asselberghs, I.; Huyghebaert, C.et al. Tunable doping of graphene by using physisorbed self-assembled networks. Nanoscale 2016, 8 (48), 20017.
(2) Greenwood, J.; Phan, T. H.; Fujita, Y.; Li, Z.; Ivasenko, O.; Vanderlinden, W.; Van Gorp, H.; Frederickx, W.; Lu, G.; Tahara, K.et al. Covalent Modification of Graphene and Graphite Using Diazonium Chemistry: Tunable Grafting and Nanomanipulation. ACS Nano 2015, 9 (5), 5520.

Contact : Corinne CHEVALLARD

 

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