Coral Herranz-Lancho

Synthèse et caractérisation de molécules pour dispositifs électroniques: La miniaturisation toujours plus poussée des composants électroniques a atteint une limite en arrivant à l’échelle atomique. Afin de fabriquer des circuits à cette échelle, il est nécessaire de intéresser aux plus petits composants pouvant être intégrés : les molécules individuelles et les groupes d’atomes. Dans cette optique, les molécules de 1,4-bis(pyridin-4-ylethynyl) benzène (BPEB), Dibenzo[a,h]thianthrene (DBTH), de Bis{82,92,152,162,222,232- hexa-(2,4,6-trifluorophenoxy)[g,l,q]-5,10,15,20-tetraazaporphyrino)}[b,e]-benzene (H4Pc2) ont été conçues, synthétisées et caractérisées afin d’en étudier le transport de charges et les changements induits proche de la surface. Des techniques de SPM, tels que le STM, le nc-AFM et l’usage conjoint de l’AFM avec le STM ont été mises en pratique pour analyser les molécules reposant intégralement ou partiellement sur un substrat. L’interprétation des résultats expérimentaux a été faite au moyen de calculs de DFT. De plus, l’autoassemblage en solution de nouvelles mono-phthalocyanines métalliques fluorées, MPc (M= Mg2+, 2H+, Co2+) a été étudié.Tout d’abord, les mesures de conductance mirent en évidence, lors d’expériences de manipulation de fils moléculaires (BEPB), les changements de conformation associés aux transport des électrons à travers les molécules. De plus, le mouvement dit de “retournement papillon” (anglais: butterfly flapping) ayant lieu dans la classe des thianthrènes fut bloqué à basse température grâce à l’interaction avec le substrat. Ce blocage a permit de conduire la première étude stéréochimique de dérivés de thianthrènes chiraux (DBTH). Les analyses STM du DBTH ont montrées que le passage entre deux configurations de DBTH est reproductible et non-destructif. Par ailleurs, le nc-AFM utilisé à résolution sub-moléculaire a constitué un outils important pour réaliser une caractérisation complète et distinguer entre les différents isomères de configuration et de constitution déposés sur une surface. D’autre part, la structure moléculaire de la phthalocyanine binucléaire (H4Pc2) a été confirmée en utilisant un STM en mode “courant constant” et un AFM en mode “fréquence constante”. Ces résultats jettent les bases d’une prochaine étude de transport (travail en cours). En outre, l’étude de l’agrégation dans les molécules de MPc mit en évidence le rôle important de la capacité de coordination de l’atome central de la cavité Pc sur la formation d’agrégat. Finalement, des mesures électrochimiques ont démontrées que l’agrégation moléculaire peut bloquer le nature active de l’atome Co2+. Dans ce travail, il a été clairement montré que le SPM est une technique adéquate pour étudier les changements de conformations et de configurations associés aux courant tunnel d’électrons à travers des molécules, qu’elles soient planaire ou pas. Les études d’agrégation des interrupteurs magnétiques ont permis de mieux comprendre l’organisation supramoléculaire. Cette organisation est un point crucial pour le développement de futurs circuits basés sur une fabrication “bottom-up”.

We study a thermally activated on-surface planarization reaction by a detailed analysis of the reactant and reaction products from atomically resolved atomic force microscopy (AFM) images and spectroscopy. The three-dimensional (3D) structure of the reactant, a helical diphenanthrene derivative, requires going beyond constant-height imaging. The characterization in three dimensions is enabled by acquisition and analysis of the AFM signal in a 3D data set. This way, the structure and geometry of nonplanar molecules as well as their reaction products on terraces and at step edges can be determined.

Recently, we reported on the bistable configurational switching of dibenzo[a,h]thianthrene (DBTH) molecules adsorbed on NaCl using combined low‐temperature scanning tunneling and atomic force microscopy (STM/AFM). Here, we discuss the intra‐molecular contrast in AFM images of the molecules as a function of the tip–molecule distance. Our experiments show that ridges in the frequency shift do not necessarily correlate with chemical bonds in this case of a non‐planar molecule. To explain this finding we compare images acquired at different tip–molecule distances to the calculated electron density of the molecules obtained from density functional theory calculations (DFT). In addition, we analyze the probability of finding different configurations after adsorption onto the surface.DBTH molecules in two configurations probed by a CO‐functionalized tip. Insets show AFM (left) and STM (right) images of a U molecule.

We investigated dibenzo[a,h]thianthrene molecules adsorbed on ultrathin layers of NaCl using a combined low-temperature scanning tunneling and atomic force microscope. Two stable configurations exist corresponding to different isomers of free nonplanar molecules. By means of excitations from inelastic electron tunneling we can switch between both configurations. Atomic force microscopy with submolecular resolution allows unambiguous determination of the molecular geometry, and the pathway of the interconversion of the isomers. Our investigations also shed new light on contrast mechanisms in scanning tunneling microscopy.

The coordination chemistry of the new curcuminoid ligand, 1,7-(di-9-anthracene-1,6-heptadiene-3,5-dione), abbreviated 9Accm has been studied, resulting in two new copper-9Accm compounds. Compound 1, [Cu(phen)Cl(9Accm)], was synthesized by reacting 9Accm with [Cu(phen)Cl₂] in a 1:1 ratio (M:L) and compound 2, [Cu(9Accm)₂], was prepared from Cu(OAc)₂ and 9Accm (1:2). UV−vis, electron paramagnetic resonance (EPR), and superconducting quantum interference device (SQUID) measurements were some of the techniques employed to portray these species; studies on single crystals of free 9Accm, [Cu(phen)Cl(9Accm)] and [Cu(9Accm)₂(py)] provided detailed structural information about compounds 1 and 2·py, being the first two copper-curcuminoids crystallographically described. In addition the antitumor activity of the new compounds was studied and compared with free 9Accm for a number of human tumor cells. To provide more insight on the mode of action of these compounds under biological conditions, additional experiments were accomplished, including studies on the nature of their interactions with calf thymus DNA by UV−vis titration and Circular Dichroism. These experiments together with DNA-binding studies indicate electrostatic interactions between some of these species and the double helix, pointing out the weak nature of the interaction of the compounds with CT-DNA. The intrinsic fluorescence of the free ligand and both copper compounds provided valuable information over the cellular process and therefore, fluorescence microscopy studies were performed using a human osteosarcoma cell line. Studies in vitro using this technique suggest that the action of these molecules seems to occur outside the nuclei.