Croissance, structure et propriétés électroniques du graphène épitaxié sur rhénium, vers une plateforme bidimensionnelle et supraconductrice.

L'objectif de la these est d'observer des etats de Shiba dans du graphene rendu supraconducteur par effet de proximite. Ces etats de Shiba, qui correspondent a des etats a l'interieur du gap supraconducteur seront mis en evidence par spectroscopie tunnel. 1- Nous utiliserons des films minces de rhenium permettant la croissance de graphene, et permettant d'induire un etat supraconducteur a 1,7 K. Afin de faire du graphene une « plateforme », nous le decouplerons de son substrat par l'intercalation d'une couche monoatomique d'or ou de plomb, selon des methodes eprouvees par nous et la communaute. La physisorption de molecules magnetiques sur le graphene reposera sur les concepts d'assemblage de la chimie supramoleculaire. Cette approche permettra de deposer des monocouches de molecules organisees par des interactions non covalentes qui preserveront l'integrite du graphene. 2- Les echantillons seront sondes aux echelles moleculaires et atomiques par microscopie et spectroscopie a effet tunnel (STM/STS) a basse temperature. Nous rechercherons dans une gamme d'energie delimitee par les niveaux moleculaires – la couche moleculaire est alors electroniquement « transparente » – des resonances electroniques qui reveleront l'etat de spin moleculaire, demontrant ainsi des bits d'information de taille ultime. A plus basse temperature, nous rechercherons d'autres excitations electroniques, dites de Shiba, liees a la presence de spins dans un etat supraconducteur. Le couplage entre ces etats pour des molecules voisines sera etudie pour la premiere fois en fonction de la distance entre spins ajustee par la nature des assemblages supramoleculaires. Pour le graphene intercale avec de l'or ou du plomb, le couplage spin-orbite induit dans le graphene pourra induire un etat de Majorana. Les moyens qui seront mis en œuvre sont hautement complementaires. La preparation de graphene de grande qualite, intercale, se fera a l'Institut Neel (Grenoble) dans un ensemble ultra-haut vide multi-technique associe a un STM, en exploitant des substrats de rhenium developpes au SiMAP (Grenoble). La synthese des molecules magnetiques et l'etude de leur organisation a l'interface liquide-solide seront realisees au sein du laboratoire de chimie de l'Ecole Normale Superieure (Lyon). Les experiences de STS locale seront conduites dans un STM fonctionnant a 50 mK, installe au CEA-INAC.