Visualiser la réduction d’une molécule sur du graphène dopé

Cette mesure vient d’être réalisée par des chercheur.es.s du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques et du Service de Physique de l’Etat Condensé de Saclay (SPEC) en collaboration avec le Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Research (JNCASR, Bangalore, Inde). En utilisant un microscope à effet tunnel (STM), il a été montré qu’une molécule de phthalocyanine de cobalt (CoPc) déposée sur du graphène dopé reçoit une charge électronique allant d’une fraction à la charge entière d’un électron, en fonction de la position de la molécule par rapport aux azotes du graphène. La molécule reste neutre (CoPc0) lorsqu’elle est au-dessus d’un seul atome d’azote, alors qu’elle se charge (CoPc-) lorsqu’elle est au-dessus d’une paire d’azote. En combinant imagerie, spectroscopie et manipulation moléculaire avec le STM, ainsi que des calculs dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), la signature électronique d’une molécule en fonction du transfert de charge a pu être révélée. Pour un transfert de charge fractionnaire, le spectre de la molécule est décalé en énergie de manière rigide. Dans un cas intermédiaire un dédoublement d’un état moléculaire est observé. Lorsque la molécule est chargée, le spectre est totalement différent et des séries de pics attribués à des effets multiélectroniques apparaissent. Ces résultats montrent comment des impuretés dans le graphène permettent de moduler le transfert de charge entre la molécule et le graphène. Outre l’intérêt fondamental, le contrôle de la charge d’une molécule de CoPc peut permettre d’améliorer son activité catalytique pour des réactions comme la réduction du CO2 pour la conversion d’énergie.

Lien vers l’article Actualité sur le site web de l’INP