Conclusions et perspectives

Les résultats obtenus dans ce chapitre démontrent qu’il est possible d’obtenir une réponse en TERS sur une molécule complexe à de faibles taux de recouvrement. Ces résultats constituent une étude préliminaire à la réalisation d’un couplage imagerie STM- spectroscopie TERS où un spectre pourra être associé à l’émission d’une molé-cule unique. A ce stade, plusieurs limitations entrent encore en jeu. En premier lieu, l’étude STM nous a montré que les conditions d’imagerie imposaient d’être assez loin de la surface (bias élevé et courant de consigne faible). En revanche, l’exaltation du champ électromagnétique est plus importante lorsque la pointe est plus proche de la surface en TERS (bias faible, courant de consigne élevé). Une augmentation du temps d’acquisition n’est pas souhaitable, car la dérive des scanners en imagerie doit rester négligeable. Nous avons néanmoins montré qu’à 1 s d’acquisition, une signature TERS associable au rotaxane pouvait être obtenue.

Conclusion

Au cours de cette thèse, plusieurs aspects ont été approfondis, dont le point central s’articule autour d’une thématique : l’observation d’une signature propre à une molé-cule individuelle.

Dans la première partie de ces travaux, nous avons cherché à caractériser l’in-teraction d’un oligopeptide de séquence CK(AAAAK)2C avec une surface d’or par le couplage de deux techniques de champ proche : AFM et STM. Les deux stratégies envi-sagées (surfaces faiblement diluées et surface bi-fonctionnalisée) n’ont pour le moment pas permis de mesurer simultanément force et conductance à des ordres de grandeurs où leur signature était attendue. L’absence de contrôle de l’état de surface de la pointe métallisée, et sa possible modification en cours d’expérience pourraient être mis en cause. Si l’on considère la surface comme un réservoir infini de molécules, et la pointe comme un réservoir fini d’atomes d’or, il advient qu’un recouvrement progressif de la pointe par le peptide peut intervenir, isolant progressivement la pointe. Sur leviers rigides à rayon de courbure élevés (pointes plateau), la possibilité d’indenter la sur-face en re-créant une nouvelle jonction or-or à chaque contact devrait permettre de réaliser ces contacts sans néanmoins dégrader le revêtement métallique. Une approche découplée a donc été envisagée.

Réponse mécanique : L’étude en spectroscopie de force des interactions pepti-de/or nous a permis de révéler la complexité des interactions sondées entre une biomo-lécule et une surface inorganique. Dans la majorité des expériences, plusieurs signatures s’échelonnant de 100 pN à plus de 300 pN en ordre de grandeur ont été observées, et

158 CONCLUSION plus rarement, quelques signatures supérieures à 1 nN. La comparaison de ces forces avec la littérature nous a permis d’attribuer aux groupements amines et thiolés res-pectivement ces forces de rupture. Les expériences de contrôle garantissent que ces forces sont bien corrélables au peptide. Bien que plusieurs groupements soient impli-qués, nous avons testé l’application de modèles cinétiques utilisés dans les systèmes ligand-récepteur à notre système. Plusieurs méthodes d’exploitation, en fonction de l’expression prise pour la vitesse de charge, ont été testées de sorte à n’exclure aucune possible correspondance liée à cette expression. Nous avons également caractérisé en élongation notre système en tenant compte de biais intervenant sur l’estimation des variables d’ajustement. Les dimensions de notre peptide ne nous permettent pas d’as-socier son comportement à celui d’une chaîne gaussienne. En associant sa contribution à celle d’une objet ponctuel dans l’élongation de l’agent de couplage, nous avons re-trouvé les valeurs caractéristiques associées au dépliement des chaînes du PEG(18). En vue d’une caractérisation incluant la longueur de contour du peptide, une longueur de chaînes plus élevée sera préférable.

Réponse électrique : Les mesures de conductance en C-AFM ont permis d’obser-ver plusieurs signatures mais à une statistique trop faible pour que puissent être estimés convenablement plusieurs canaux de conductance. Des fluctuations locales persistantes sur plusieurs nm suggèreraient que durant la traction subie par la jonction, des ré-organisations interviennent mais à ce stade, il n’est pas encore possible de corréler ces variations à un changement de structure, ou au niveau du point de contact.

Traitement statistique et numérique : En vue d’un couplage, un premier trai-tement numérique avait été proposé de sorte à pouvoir combiner ces deux signatures conjointement en cartographie. En approche découplée, il a été remis à profit pour trai-ter les courbes en spectroscopie de force uniquement. Détectrai-ter, classer et représentrai-ter ces interactions sont 3 étapes cruciales où l’intervention de biais à été limitée. Les biais liés au sous-échantillonnage de données, liés à une sélection manuelle, ou liés au choix des critères de classement variables sont limités par la mise en place d’outils automa-tisant ce processus, tout en permettant un dernier contrôle visuel lors de la sélection.

159 En conductance, une reconstruction des plateaux a été mise en place associée toujours à un contrôle visuel devant la reconstruction. En revanche, si la présence d’impuretés, ou un nombre trop grand de canaux différents ne permet pas de faire ressortir quelques contributions notables par histogramme dans le cas du peptide sur les données brutes, un tel traitement ne pourra améliorer ça.

Dans la seconde partie de ce projet, nous avons observé la signature Raman-TERS de rotaxanes adsorbés sur or à de faibles taux de recouvrement. Pour aller plus loin dans cette étude, il serait néanmoins intéressant de travailler sur des couches plus diluées, et d’effectuer sur le même échantillon une double analyse : une image STM pourrait révéler des amas de quelques molécules seulement, qui seraient ensuite analysés par TERS. Cette approche pourrait fournir à la communauté un meilleur moyen pour évaluer le nombre de molécules analysées qui est toujours à présent sujet à débat. La section efficace de diffusion Raman est aussi un facteur qui peut être amélioré. Dans les prochaines études, un rotaxane synthétisé par l’équipe de J.-F. Nierengarten possédant 10 porphyrines, et ayant une section efficace Raman plus importante que les ferrocènes sera testé. Il serait également intéressant d’effectuer une étude similaire sur notre peptide, ce qui n’a pas été fait faute de temps disponible.

Annexes

Annexe A

Caractérisations

complémentaires

A.1 Spectre DRX

Figure A.1 – Spectres de DRX (diffraction de rayons X) du dépot d’or réalisé sur mica pour une épaisseur de 80-100 nm, et référence (mica).

164 ANNEXE A. CARACTÉRISATIONS COMPLÉMENTAIRES