Nous avons comme objectif de permettre la fabrication de dispositifs moléculaires, essentiellement des structures hybrides formées de molécules organiques sur une surface de silicium. Cette technique combine les propriétés puissantes et polyvalentes du silicium, lequel démontre des propriétés idéales pour les appareils électroniques. En effet, les propriétés de ses molécules organiques, à la fois subtiles et discriminantes, offrent une gamme étendue de fonctions. Nous croyons que les immenses défis que représentent les dispositifs moléculaires peuvent être relevés si une stratégie hybride de molécule organique de silicium est adoptée. En particulier, la connexion au monde extérieur d'un dispositif moléculaire peut être grandement simplifiée s'il est installé sur une surface de silicium.

Pour atteindre ces objectifs, nous développons et utilisons des outils qui permettent l'imagerie et la manipulation d'atomes et de molécules individuels sur le silicium. Le microscope à effet tunnel est essentiel à l'étude et à l'ingénierie de concepts pertinents aux dispositifs moléculaires. Outre ces microscopes et une gamme étendue d'outils complémentaires de caractérisation des matériaux, nous développons et utilisons des méthodes théoriques permettant de modéliser les propriétés de nanostructures hybrides de molécules de silicium.

Pour élaborer des dispositifs moléculaires fonctionnels, nous nous concentrons sur la compréhension des processus fondamentaux qui influencent leur construction et leur fonctionnement. Nous avons encore beaucoup à apprendre avant de pouvoir utiliser les dispositifs moléculaires pour des applications pratiques. En effet, nous devons comprendre la nature et l'influence de chaque atome et liaison chimique dans la structure du dispositif, ainsi que l'influence de l'adsorption sur la structure moléculaire. De manière à permettre aux informations de circuler vers le dispositif et de celui-ci, les propriétés de transmission électrique des molécules organiques de silicium adaptées doivent être caractérisées. En outre, le développement d'appareils pratiques nécessitera des méthodes éminemment plus rapides que l'assemblage atome par atome. Ainsi, des méthodes et procédés qui permettent l'organisation autonome et rapide de structures moléculaires sur silicium devront faire l'objet d'études. Ces dispositifs nécessitent également une compréhension des mécanismes de transduction qui fournissent un signal électrique à la suite d'un changement dans un dispositif moléculaire causé, par exemple, par la détection d'une molécule cible dans un dispositif de détection moléculaire ou encore par l'absorption ou l'émission de photons. Ces phénomènes doivent tous être maîtrisés car ils constituent les « règles de conception » nécessaires à l'élaboration de dispositifs moléculaires pratiques. Tous ces domaines de recherche intéressent grandement notre groupe.