Nanochemistry: from single molecules to functional supramolecular nanomaterials and devices

L’auto-assemblage moléculaire est une stratégie très puissante pour développer des nanostructures supramoléculaires fonctionnelles dont les propriétés peuvent être étudiées sur plusieurs échelles de longueur à l’aide de microscopies à sonde locale. À travers cinq exemples de notre laboratoire, cet article va mettre en lumière la formation, l’exploration et l’exploitation de nanostructures organiques et polymères composites ordonnées en vue d’applications en optoélectronique.

Le premier exemple décrit le développement de nouvelles méthodes de traitement et de post-traitement permettant de former des nanostructures supramoléculaires hautement organisées sur des surfaces à partir de composés électroactifs. Une attention particulière est portée à la compréhension du mécanisme d’auto-assemblage.

Dans le deuxième exemple, la microscopie à effet tunnel (STM) est utilisée pour étudier la cinétique et la thermodynamique de l’auto- assemblage multicomposant à l’interface solide-liquide.

Le troisième exemple illustre la manière dont l’autoreconnaissance de bases nucléiques peut être utilisée pour construire des architectures supramoléculaires dynamiques dont le processus d’assemblage/réassemblage réversible sur des surfaces peut être suivi en temps réel à l’échelle subnanométrique.

Le quatrième décrit le potentiel de différentes techniques à sonde locale comme la microscopie à force atomique à sonde conductrice (C-AFM) et la microscopie à sonde de Kelvin (KPFM) pour étudier quantitativement les propriétés des nanostructures. Enfin, deux exemples de composants électroniques supramoléculaires obtenus par auto-assemblage multicomposant contrôlé sont présentés.

Ces exemples donnent un aperçu des différentes approches permettant de révéler la relation structure-fonction des nanomatériaux supramoléculaires fonctionnels pour l’électronique organique. L’extension de ces stratégies à la conception de matériaux composites à la complexité croissante destinés à la fabrication de composants aux fonctions complexes, multiples et indépendantes est prévisible.

Paolo Samori a reçu la Médaille d’argent du CNRS en 2012.

Texte en anglais.