New molecules for molecular electronics and their applications in spintronics

L’électronique moléculaire est un domaine d’étude visant à caractériser le transport du courant au travers des systèmes organiques (polymères, couche moléculaire, molécule unique) disposés entre deux électrodes métalliques. Si les électrodes sont des métaux ferromagnétiques, on peut alors parler d’électronique de spin moléculaire. Le but de ce travail était l’étude au moyen d’une technologie innovante du comportement électrique de molécules nouvelles. Cette technologie a combiné des techniques de nanofabrication, de microfluidique et d’électrochimie, le tout appuyé par l’utilisation d’un système « lab-on-chip ». Avant de procéder aux caractérisations électriques en elles-mêmes, une étude rigoureuse de l’accroche des molécules sur les surfaces est nécessaire. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur l’utilisation de techniques gravimétriques et spectroscopiques donnant des informations sur l’adsorption des molécules sur des surfaces d’or et de nickel mais aussi, pour la spectroscopie, sur les densités électroniques des molécules révélant ainsi le caractère potentiellement conducteur de certaines. Les mesures de transport de courant au travers de molécules ont révélé le potentiel conducteur prometteur chez une molécule de type zwitterionique formant une jonction avec l’or et le nickel, induisant pour ce dernier, un vif intérêt pour l’électronique de spin. Des améliorations technologiques restent à envisager afin de fiabiliser notre méthode, et l’appliquer de façon systématique à d’autres matériaux.Molecular electronic relates to the study of electrical transport through organic systems (polymers, molecular monolayer, single molecule) trapped between two metallic electrodes. If the electrodes are made of ferromagnetic materials, one can talk about the field of molecular spintronics. The aim of this PhD was to find an original way to study novel types of molecules. The chosen technology was a combination of nanofabrication, microfluidic and electrochemistry techniques, resulting in the use of a “lab-on-chip” system. Before proceeding to the electrical characterizations, a rigorous study of molecular binding on surfaces was necessary. Gravimetric and spectroscopic techniques were used, giving informations on molecules adsorption on gold and nickel as well as, for spectroscopy, on molecular electronic densities revealing the potentially conducting behaviour of some molecules. Current transport measurements revealed promising conductivity properties for one of the zwitterionic molecules binding to gold electrodes and nickel, resulting in significant promises for molecular spintronics properties. Some technological improvements have to be considered, in the perspective of improving the reliability of our method, and apply it systematically to other materials