Vers un contrôle de l'auto-assemblage moléculaire sur graphène par conception chimique

15 mars 2016

La compréhension des mécanismes de l'auto-assemblage moléculaire aux interfaces solide-liquide est d'une importance cruciale en vue  de la fabrication ascendante (bottom-up) de matériaux fonctionnels.


Des chercheurs ont ainsi démontré que la fonctionnalisation chimique d'un PAH prototypique (coronene) par une substitution perchloro améliore significativement sa propension à former une monocouche auto-assemblée sur le graphene. À l'aide d'une combinaison d'approches expérimentales et numériques, ils ont montré que la perchlorination augmente l'adsorption sur le graphene, en renforçant l'attraction avec la surface, mais également en diminuant le coût entropique associé à l'auto-assemblage.


L'équipe de chercheurs strasbourgeois ont illustré les avantages fonctionnels de cette amélioration dans le contexte de l'exfoliation en phase liquide du graphite (LPE), qui constitue une approche prometteuse pour produire du graphene à grande échelle. Les résultats présentés dans ce travail dessinent un nouveau cadre directeur pour explorer et quantifier les aspects énergétiques de l'auto-assemblage moléculaire sur les surfaces et les interfaces. Ce travail ouvre d’intéressantes perspectives pour la conception rationnelle de matériaux fonctionnels.


Ces travaux, financés en partie par la Fondation FRC et le Labex Chimie des Systèmes Complexes, ont été réalisés par les équipes de Marco Cecchini et Paolo Samorì à ISIS (UMR7006) en collaboration avec des collègues in Karlsruhe (Manfred Kappes), Mainz (Klaus Müllen), Dresden (Xinliang Feng), Manchester (Cinzia Casiraghi) and Cronenbourg (Ovidiu Ersen). Les résultats des ces travaux ont été publiés le 3 février 2016 dans la revue ChemPhysChem.


Référence

Perchlorination of Coronene Enhances its Propensity to Self-Assembly on Graphene
S. Conti, M. G. del Rosso, A. Ciesielski, J. Weippert, A. Böttcher, Y. Shin, G. Melinte, O. Ersen, C. Casiraghi, X. Feng, K. Müllen, M. M. Kappes, P. Samorì, and M. Cecchini. ChemPhysChem, 2016, 17(3), pp. 352-357