The electron transport characteristics of Oligoaniline molecular junctions terminated with thiol-ends are analyzed with the density functional theory and the Green's function approach. The molecular junction consists of an Oligoaniline molecule attached to metal electrodes at each end. By applying an electric field, the molecule conducts a current that depends on either the molecular conformation or the ionization state. Ab initio optimization methods are performed on various Oligoaniline systems to analyze how different conformational changes are associated with different conductivities. The density functional theory and Green's function are used to calculate the density of states, transmission probability functions, and current-voltage calculations for each Oligoaniline system to complement the results from the molecular analysis. An inelastic tunneling spectrum analysis is also performed through frequency calculations to examine the different characteristics of each conducting state. Molecular orbits of each conformation was used to investigate further the relation between structure and electrical properties of the molecular junction. The combined results from the different calculations provided insight into the possible mechanisms for electron transfer throughout the junction.

<p> Poly aniline (PANI) is capable of inhibiting corrosion on iron by inducing the formation of a passive oxide film. The mechanism by which PANI does this is unknown to the scientific community. We have used photoemission spectroscopy of thin films of a model PANI oligomer to investigate the PCAT -iron interaction. </p> <p> The oligomer chosen was a phenyl-capped aniline tetramer (PC AT). Thin films of PCAT were prepared by in-vacuum physical vapor deposition to obtain extremely thin films of thickness ranging from -5A to over 1 Onm. </p> <p> Films were investigated with a photoemission electron microscope (PEEM) using synchrotron radiation to obtain spatially resolved valence band photoemission spectra. Analysis of PEEM results suggest that PCAT is capable of migrating several microns along the substrate surface, and causes a decrease in substrate work function wherever present. </p> <p> High-resolution core level and valence band photoemission spectroscopy using a laboratory-based photon source was used to characterize the substrate and PCAT properties near the PCAT-substrate interface. Characterization of an in-situ thin film deposition reveals that the iron substrate exhibits band bending in it oxide as well as a decrease in work function by 0.7eV upon adsorption of PCAT. </p> / Thesis / Master of Science (MSc)

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L'objectif majeur de cette thèse vise à déterminer les mécanismes de dopage des oligoanilines et trouver les meilleures conditions d'élaboration de couches minces d'oligoanilines en vue de leur intégration comme matériaux actifs dans les capteurs. Dans un premier temps nous présentons une étude spectroélectrochimique des oligoanilines en solution afin de déterminer leur structure électronique à l'état neutre puis de suivre les modifications de cette structure électronique lors de l'oxydation et de la protonation. A l'aide de ces différents résultats, nous avons pu faire correspondre les variations de position des bandes Raman observées avec les variations des constantes de forces considérées. L'interprétation de ces ajustements nous a amenés à proposer des schémas réactionnels. Ensuite nous présentons les caractérisations cristallographique et optique de monocristaux de terphényldiamine. Deux structures sont ainsi mise en évidence et caractérisées finement, travail déterminant pour l'étude des oligoanilines déposées en couches minces. Les paramètres de dépôts des couches minces sont alors présentés et l'étude de ces couches est réalisée par microscopie à force atomique, microscopie électronique à balayage et enfin par spectroscopie Raman. L'influence des conditions de mise en oeuvre sont mise en avant ainsi que les conséquences sur la morphologie et la nature des espèces dopées. Finalement, après une étude bibliographique sur les capteurs et sur les modèles de conduction dans les polymères et les oligomères conducteurs, une étude des propriétés électriques en fonction du dopage par vapeurs et en fonction de la température est présentée.