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Surfaces, Interfaces : Réactivité et Nanostructuration (SIREN)

L’activité de l’équipe SIREN porte sur l’étude expérimentale des propriétés physiques et chimiques des surfaces et d’objets moléculaires déposés sur des substrats solides.
Les surfaces nues sont étudiées du point de vue de leur structure atomique, électronique et chimique. Leur réactivité est sondée par adsorption de gaz réactifs (H2, H2O, etc.) et /ou par diffusion d’électrons, d’atomes ou de molécules. Sur certaines surfaces de métaux nobles ou de transition, ces réactions peuvent engendrer une nanostructuration spontanée de la surface. Des nanostructures, sous forme de défauts morphologiques, peuvent également être réalisées sur des surfaces isolantes ou semi-conductrices par interaction d’ions multichargés (Xe30+ par exemple).
La surface peut-être également servir de support à d’autres objets, allant de la molécule simple à la nanoparticule. Il s’agit alors d’étudier la nature des interactions entre ces objets et le substrat ainsi que la structure ainsi obtenue. Dans certains cas, ces interactions sont minimales, ce qui permet d’étudier les propriétés intrinsèques des objets déposés. On peut ainsi induire, par interaction d’électrons ou d’ions, des réactions chimiques dans des couches moléculaires déposées. Cette approche permet d’ouvrir la voie vers la synthèse de nouveaux composés, mais également d’induire une réactivité sélective (fontionnalisation) des surfaces.
Enfin, l’auto-assemblage de molécules organiques permet d’obtenir des couches ordonnées avec des fonctions chimiques terminales. L’orientation de ces molécules et la qualité de leur arrangement sont des paramètres critiques qu’il faut pouvoir décrire et contrôler.

Domaines d’application
La surface des matériaux solides (mais aussi liquides) est le siège de phénomènes physicochimiques qui régissent leur interaction avec l’environnement. Par ailleurs, le dépôt de substances spécifiques sur ces surfaces permet d’en ajuster finement la nature et le niveau d’activité. Une bonne description et une compréhension de ces phénomènes représentent une étape obligée vers leur contrôle en vue d’applications éventuelles.
Nos activités permettent de bien comprendre les processus fondamentaux au niveau microscopique ou mésoscopique, ces études apportent des informations essentielles à d’autres domaines de recherche. Nos résultats sur les processus de diffusion d’ions et d’atomes, sur la réactivité des surfaces, des nanostructures et des molécules auto-assemblées permettent également d’imaginer des applications directes dans certains de ces domaines :
- astrophysique et la radiobiologie
- chimie des rayonnements
- fusion thermonucléaire
- croissance de couches minces
- catalyse hétérogène
- électronique moléculaire et la nano photonique
- capteurs chimiques ou biologiques
- stockage d’information


Approches expérimentales

Nous disposons de 5 ensembles expérimentaux sous ultra-vide. En plus des outils standard (LEED, AES, UPS, QMS), chaque dispositif dispose d’au moins une technique spécifique pour la caractérisation des surfaces/interfaces :
- microscope à effet tunnel à température variable (VT-STM)
- diffusion d’ions (LEIS-RDS)
- diffraction d’atomes rapides (GIFAD)
- Spectroscopie haute résolution de perte d’énergie d’électrons (HREELS)
- Spectroscopie infra-rouge (RAIRS)
- Génération de fréquence somme (SFG)


Voir en ligne : Rubrique de l’équipe