Transport d'électrons au travers de molécules uniques et de chaînes de macromoléculaires: Propriétés électriques et optiques – TransMol

Les performances de l'électronique moderne s'accroissent constamment grâce à la miniaturisation continue des composants utilisés. Toutefois,
un grand nombre de problèmes apparaissent en raison de phénomènes quantiques lors de la réduction de taille à l'échelle nanométrique des
structures conventionnelles. Une compréhension plus profonde des mécanismes impliqués dans le passage du courant au travers de telles structures est dès lors nécessaire et constitue une étape essentielle à la réalisation de nouveau dispositifs nano-électroniques.
Mesurer le transport de charge au travers de structures moléculaires nanoscopiques, et plus particulièrement le courant passant entre
molécules, est également important en biologie où l'échange d'électrons entre bases de l'ADN a été démontré. Ces effets de transport ont permis la
détection de mutations et de lésions dans les brins d'ADN, et sont susceptibles d'être impliqués dans la réparation de ces brins.
Si d'important progrès ont été faits pour comprendre les propriétés de transport à travers de contacts dits ponctuels, d'atomes uniques,
et, dans une moindre mesure, de molécules individuelles, de nombreux aspects de ces jonctions ont été peu ou pas étudiés.
L'objectif de ce projet est l'étude expérimentale et théorique de certains de ces aspects. Nous étudierons ainsi la conductance de molécules uniques en fonction des propriétés des interfaces de contact entre molécules et électrodes, ainsi que le transfert de charge passant d'une molécule unique à une autre. Finalement, les photons émis par ces jonctions lors du passage du courant seront détectés et devraient révéler des informations décisives sur les processus de transport inélastique des électrons passant à travers ces jonctions, et sur la fluorescence des molécules contactées.
Cette étude s'appuie sur l'utilisation d'un microscope tunnel fonctionnant sous ultra-vide à des températures cryogéniques permettant la détection des photons émis à la jonction, ainsi que leur corrélation en temps. Cette technique permet de mesurer le courant passant à travers une molécule, ainsi que l'intensité et la statistique des photons émis par la jonction avec une resolution spatiale sub-moléculaire et temporelle sub-nanoseconde adaptées aux objectifs du projet. A notre connaissance, ce dispositif expérimental sera le premier au monde à fonctionner dans ces conditions.
Notre projet se situe à l'interface entre plusieurs domaines : chimie organique, physique de la matière condensée, et optique ; son accomplissement requiert des compétences expérimentales et théoriques dans chacun d'entre eux. C'est pourquoi notre équipe s'articule autour de quatre jeunes chercheurs, dont chacun est spécialisé dans l'un de ces domaines.