Projet ANR-08-JCJC-0088 – µecoliers : Micro ElectroChimie et Optique couplées : vers des microLeviers pour l'Imagerie et l'Etude de Réactions de Surface
Programme : Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs (JCJC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 184733.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte et Objectifs Le développement actuel des systèmes microélectromécaniques ouvre la voie à des changements majeurs dans différents domaines technologiques. Les dispositifs utilisant des microleviers suscitent un réel enthousiasme pour la conception de capteurs physiques, chimiques ou biologiques. Le succès de leur incorporation dans des systèmes intégrés tels que des laboratoires sur puce, réside dans l'amélioration de la spécificité de la détection. Pour cela, différentes stratégies peuvent être envisagées. Elles concernent notamment la proposition de nouveaux supports chimiques senseurs robustes mais aussi l'utilisation de modes de détection multiples et complémentaires. L'électrochimie peut répondre à ces deux requêtes. En effet, d'une part, l'électrochimie permet, par réduction de diazoniums, de déposer sur une électrode des revêtements adhérents et chimiquement sensibles. D'autre part, l'électrochimie est un mode d'actuation et de détection dans de nombreux capteurs. Enfin, les nouvelles techniques d'imagerie optique fournissent une cartographie de la totalité du microlevier qui permet de gagner en quantité et qualité d'informations. Dans ce contexte, ce projet vise à coupler des techniques de microscopies optique à l'électrochimie à l'échelle micrométrique afin d'étudier et de cartographier en temps réel et in-situ des processus électrochimiques interfaciaux. Description et méthodologie Nous combinerons à l'électrochimie trois modes d'imageries. Le premier, chimique, est la microscopie IRTF adaptée à l'analyse, in-situ et en temps-réel, rapide et quantitative de modifications chimiques de surfaces. Les deux autres modes, les microscopies ellipsométrique et d'électroréflectance, sont basés sur la détection du changement de réflectivité d'une surface pendant sa modification. Comme étape préliminaire, nous avons mis au point ces dispositifs et montré leur aptitude à cartographier des surfaces modifiées. Il s'agit maintenant de coupler l'électrochimie et différentes microscopies optiques (IRTF, électroréflectance et ellipsométrie) pour décrire l'électrogreffage et les processus de reconnaissance sur des capteurs de type microélectrodes. Dans ce but, nous améliorerons les dispositifs optiques ad-hoc et validerons leur utilisation pour l'observation in-situ et en temps réel du greffage de dépôts issus de la réduction de diazoniums sur microélectrodes. L'électrogreffage de diazoniums est choisi parce que nous désirons aussi introduire des revêtements fortement adhérents comme base sensible pour des capteurs micrométriques. Le premier système étudié utilisera des diazoniums simples qui forment des dépôts allant de la monocouche à des films épais. Nous accéderons ainsi à des renseignements mécanistiques sur la cinétique de croissance de films minces avec des résolutions latérale sub-micrométrique, (sub-)nanométrique en hauteur et de l'ordre de la seconde en temps : des performances a priori supérieures à celles de la Microbalance à Quartz. Nous mettrons ensuite en œuvre un capteur basé sur ces revêtements utilisant ces modes couplés de détection. Le site de reconnaissance sera issu des fonctions terminales -NO2 ou -CO2H des diazoniums. Le dépôt permettra, si besoin est après post-fonctionnalisation, de détecter des analytes de type ions métalliques. L'électrochimie couplée à la microscopie optique permettra d'obtenir une cartographie du processus de reconnaissance sur le capteur après son enrichissement en analyte. Dans un souci constant de miniaturisation des dispositifs, nous transposerons ce travail en cellule électrochimique en couche mince fabriquée à partir de puces microfluidiques standards. Ici, le développement d'un mode de détection innovant, robuste et versatile alliant électrochimie et imagerie optique sera une alternative à la détection par plasmons de surface souvent contraignante en terme de configuration d'électrodes et de cellules. Enfin, ce travail sera transposé aux dispositifs de microleviers. La détect