Matériaux moléculaires multi-sensibles pour la nanoélectronique inspirée du cerveau // Multi-responsive molecular materials for brain-inspired nanoelectronics

La réduction de la taille des composants pour augmenter la densité de mémoire des dispositifs électroniques n'est plus la principale problématique. Les applications dites More-than-Moore incluent l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans des matériaux innovants ainsi qu'un changement de paradigme vers le calcul in-memory, qui imite le fonctionnement du cerveau pour un traitement de l'information plus rapide et plus économe en énergie. Dans ce contexte, les molécules, et en particulier les molécules redox actives mises en œuvre dans des mémoires non volatiles à accès aléatoire (ReRAM Redox-based Random Access Memories), conservent toute leur pertinence. Requalifiées en memristors et assemblées en réseaux d'électrodes croisées (crossbar arrays), les ReRAM suscitent actuellement un regain d'intérêt grâce au développement du calcul neuromorphique et de l'intelligence artificielle (IA). Parmi les molécules, les polyoxométallates (POMs), qui sont des nano-oxydes moléculaires, présentent un fort potentiel en raison de leur diversité moléculaire, de leur robustesse et de leurs propriétés redox similaires à celles des oxydes. Dans ce cadre, nous avons étudié les propriétés de transport électronique à travers des nano-jonctions moléculaires à base de POMs (configuration verticale à deux électrodes), ainsi que plus récemment celles d'un film de POMs déposé sur un motif planaire à six électrodes. Cependant, nous avons dû compenser la faible conductivité intrinsèque des matériaux moléculaires en ajoutant des nanoparticules d'or. Dans ce projet de doctorat, nous développerons une autre stratégie, fondée sur l'introduction de cations redox actifs. Le projet comprend la préparation de nouveaux films à base de POMs ainsi que leur intégration dans des nanodispositifs verticaux et plans afin d'évaluer leurs performances pour ldes modes de calcul inspiré du fonctionnement du cerveau (neuromorphique).
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Scaling down the size of components to increase the memory density of electronic devices is no longer the main issue. The More-than-Moore applications include the integration of new functionalities in innovative materials and a paradigm shift towards in-memory computing that mimics the brain function, for faster and energy-efficient information processing. In this context, molecules, and especially redox-active molecules implemented in non-volatile Redox-based Random Access Memories (ReRAM), have still their rightful place. Requalified as memristors and assemble in networks such as crossbar arrays, ReRAM investigation is currently boosted by the development of neuromorphic computing and Artificial Intelligence (AI). Among molecules, polyoxometalates (POMs), which are molecular nano-oxides, hold great promise because of their molecular diversity, their robustness and the redox properties they share with oxides. In this context, we have investigated electron transport properties across POM-based molecular nano-junctions (vertical two electrode configuration) and recently those of a POM film deposited on a planar six-electrode pattern. Yet we had to mitigate the intrinsic low conductivity of molecular materials by adding gold nanoparticles. On this PhD project we will develop another strategy, based on the introduction of redox-active cations. The project includes the preparation of new POM-based films and their implementation in vertical and planar nano-devices to investigate their performance for brain-inspired (neuromorphic) computing.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

406 Chimie Moléculaire de Paris-Centre

Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e), ayant une formation en chimie moléculaire, avec des compétences en synthèse organique et inorganique, prêt(e) à être formé(e) aux méthodes classiques de caractérisation en chimie de coordination et ayant un intérêt pour participer aux expériences de transport de charge, qui seront menées en collaboration avec des physiciens ou des groupes de recherche à l'étranger.
we are looking for a highly motivated student, with a background in molecular chemistry, with skills in organic and inorganic synthesis, ready to be trained in the classical characterization methods of coordination chemistry and with an appetence to participate in the charge transport experiments, to be carried out in collaboration with physicists or research teams abroad.