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Surfaces, Interfaces, Molecules & 2D Materials (SIM2D)

L’activité de l’équipe SIM2D porte sur l’étude expérimentale des propriétés physiques et chimiques des surfaces couvertes de molécules et/ou de nano-objets dont nous essayons de comprendre les interactions mutuelles. Par ex. l’adsorption de gaz réactifs (H2, H2O, etc.) peut engendrer une nanostructuration spontanée de la surface ou encore l’auto-assemblage de molécules organiques dont la densité et le nombre de couches modifient les interactions.
Soit nous observons directement cette organisation (STM, GIFAD, LEED) soit nous utilisons des spectroscopies vibrationnelles originales (HREELS) qui signent la présence, l’orientation et l’environnement de la molécule. Les électrons lents induisent également des réactions chimiques spécifiques permettant la synthèse de nouveaux composés et la fonctionnalisation des surfaces. Ces techniques décrites ci-dessous, sont maintenant interconnectées le long d’un tunnel ultra-vide. Les applications couvrent l’astrophysique, la radiobiologie, la croissance de couches minces, l’électronique moléculaire, la catalyse hétérogène, les capteurs chimiques ou biologiques…

Diffraction d’atomes rapides


Après avoir découvert que des atomes rapides peuvent diffracter sur une surface, une nouvelle technique d’analyse est née. Elle permet d’imager en quelques secondes de grandes dimensions avec une résolution de la dizaine de pm. La composante inélastiques renseigne sur les défauts (marches, ad-atomes..) et sur le comportement dynamique de la surface (exitations vibrationelles, electrons-trous).

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Chimie de surface & électrons lents, 0-50 eV


Les faisceaux d’électrons lents d’énergie contrôlée permettent à la fois d’analyser les compositions chimiques de surfaces et interfaces, et d’induire des réactions chimiques spécifiques. Les enjeux des travaux effectués concernent l’identification des espèces en présence et des mécanismes d’interaction impliqués, et l’évaluation quantitative de l’efficacité des processus chimiques induits sous rayonnements.

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New 2D Materials : Silicene, Phosphorene, Bismuthene



Silicene forms a buckled honeycomb structure when grown on many surfaces as single layers or nanowires. The first experimental observations (APL 2010, 97, 223109) confirmed the initial theoretical proposals. Self-assembled silicene nanoribbons and silicene sheets deposited on different crystalline surfaces are studied with STM.

Techniques : RT STM - LT STM - SXRD - ALE - AES - LEED - Synchrotron

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Nano-architecture moléculaires et surfaces nanostructurées


En combinant un instrument en sonde locale (STM) et la spectroscopie électronique (XPS/UPS) le groupe s’intéresse à l’étude et au contrôle de la formation de couches de molécules organiques à l’échelle méso/macro-scopique et aussi utilise son expérience dans la nano-structuration de surfaces métalliques induite par réactivité avec des molécules chimiquement active pour accéder à des substrats avec des morphologies originales.

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Graphène : molécules et transport



STM topography and I(V), I(Z) and Z(V) spectroscopies are used to study the atomic-scale structural, electronic and electron transport properties of graphene epitaxially grown on SiC substrates. STM is also used to investigate self-assembling and reactivity of molecules on graphene with the aim to locally modify the electronic properties of graphene.

Techniques : Room temperature STM - STS, UHV, molecular deposition

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Systèmes Fortement Corrélés et Matériaux Quantiques



In systems with strongly interacting fermions, the competition between the different degrees of freedom leads to competing quantum ground states, from which a rich variety of macroscopic phenomena emerge. In many cases, these phenomena arise from phase transitions described by exotic (or even unknown) order parameters and underlying novel states of matter. As such, the physics of strongly-interacting fermions is the common thread in several challenging open problems.

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Interfaces, nanostructures et Dynamiques des Interactions


Objectifs : créer des hétéro-structures métal-molécules ordonnées et des chalcogénures : des familles de matériaux de faible dimensions avec des propriétés nouvelles d’intérêt en électronique moléculaire. Nous combinons différentes approches telles que le rayonnement synchrotron, la miscroscopie à effet tunnel et la diffusion d’ions.

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Matériaux à grand gap : Diamant, Carbure de Silicium et Oxydes



Transparent wide band-gap materials play a crucial role in many applications ranging from high power micro-electronics, and opto-electronics ranging from photo-voltaic cells to photo-catalysis. For Diamond, Silicon carbide and oxide materials to be used in nanoscale applications, several challenges must be overcome. These include surface preparation, atomic-scale characterisation, efficient doping, conductivity and molecular adsorption.

Techniques : UHV NC AFM - RT STM - LEED - H Plasma - Atomic Layer Epitaxy (ALE)

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Calculs de structures électriques et dynamique quantique moléculaire sur des surfaces métalliques



Nos études portent sur la dynamique et la réactivité des atomes et des molécules en phase gazeuse ou en interaction avec des surfaces. Notre objectif est d’obtenir des probabilités de réaction, de déterminer la répartition de l’énergie entre la surface, le mouvement de translation et les degrés de liberté internes des produits, de caractériser l’effet de surface sur les réactions chimiques. Ces études sont développées dans le contexte des nanosciences.

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