Brevet FR2986225A1 — publié le 20130802

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE MICROCELLULES ÉLECTROCHIMIQUES PLANAIRES [1] L'invention concerne un procédé de fabrication de microcellules 5 électrochimiques planaires. L'invention concerne également un système d'analyse électrochimique comprenant de telles microcellules électrochimiques planaires. [2] On connaît des microcellules électrochimiques planaires, utilisées pour mettre en oeuvre des techniques de chimie analytique, comme par exemple la 10 voltammétrie. Les dimensions réduites de ces microcellules permettent leur intégration dans des systèmes dits de laboratoire sur puce, par exemple pour la détection de polluants dans des échantillons liquides provenant de l'environnement. [3] La fabrication de ces microcellules électrochimiques planaires 15 comprend généralement : -la fourniture d'un substrat, ce substrat s'étendant essentiellement dans un plan dit plan du substrat et comprenant une première couche d'un matériau électriquement isolant et une deuxième couche d'un matériau électriquement conducteur, déposée directement sur la première couche ; 20 -la gravure de la deuxième couche, pour délimiter et isoler électriquement l'une de l'autre : - une électrode de travail, comprenant une première face de mesure, cette première face étant parallèle au plan du substrat et présentant une surface supérieure ou égale à 100nm2 ; 25 - une contre-électrode (également nommée électrode auxiliaire), comprenant une deuxième face de mesure, cette deuxième face étant parallèle au plan du substrat, s'étendant autour de l'électrode de travail le long de plus de la moitié de la périphérie de l'électrode de travail, et présentant une surface au moins dix fois supérieure à celle de la 30 première face de mesure ; - une électrode dite de référence, comprenant une troisième face de mesure, cette troisième face étant parallèle au plan du substrat. [004] La gravure de la deuxième couche est typiquement réalisée par photolithographie, ce qui permet de graver des motifs avec une excellente 35 résolution spatiale. Toutefois, la photolithographie est un procédé coûteux, long et compliqué à mettre en oeuvre. Ce procédé comprend de nombreuses étapes successives, chacune nécessitant une optimisation préalable en fonction de la nature de la couche à graver, ce qui peut entraîner des erreurs dans l'exécution du procédé. De plus, la photolithographie nécessite des infrastructures 40 spécifiques (de type « salle propre » ou « salle blanche »), consomme une quantité importante de substances chimiques et génère des déchets chimiques 2 9 8622 5 2 devant être collectés et recyclés. Il en résulte un coût de fonctionnement élevé. La manipulation et le stockage de ces substances chimiques présentent en outre des risques pour l'environnement et la santé. Enfin, la photolithographie présente une flexibilité limitée, car toute modification du motif à graver requiert la fabrication d'un masque spécifiquement adapté. [5] L'invention vise à résoudre plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un procédé de fabrication de microcellules électrochimiques planaires, dans lequel la gravure de la deuxième couche est réalisée au moyen d'une succession d'impulsions d'un rayonnement laser, la durée de chacune de ces impulsions étant inférieure à 100ps, ces impulsions étant répétées avec une fréquence de répétition supérieure ou égale à 1kHz. [6] Ainsi, la deuxième couche est gravée rapidement et en une seule étape. De plus, le motif à graver est facilement modifiable, en reprogrammant la trajectoire du rayonnement laser. [007] Selon une variante de l'invention : -la fourniture du substrat comprend la fourniture de la deuxième couche d'un matériau carboné, ce matériau comprenant un pourcentage massique de carbone compris entre 80 et 100%. [8] L'utilisation d'un matériau carboné pour réaliser la deuxième couche 20 confère à cette couche une large fenêtre de potentiel électrochimique en solution aqueuse, ce qui permet la détection d'un grand nombre d'espèces chimiques. [9] L'invention a également pour objet un système d'analyse électrochimique comprenant : 25 -une microcellule électrochimique planaire comportant un substrat, ce substrat s'étendant essentiellement dans un plan dit plan du substrat et comprenant : - une première couche d'un matériau électriquement isolant, dont la résistivité à une température de 20°C est supérieure à 1050.m ; - une deuxième couche d'un matériau électriquement conducteur, dont la 30 résistivité à une température de 20°C est inférieure à 10-40.m, cette deuxième couche étant directement déposée sur la première couche ; - des rainures gravées dans la deuxième couche, ces rainures délimitant et isolant électriquement l'une de l'autre : une électrode de travail, comprenant une première face de mesure, 35 cette première face étant parallèle au plan du substrat et présentant une surface supérieure ou égale à 10pm2 ; une contre-électrode, comprenant une deuxième face de mesure, cette deuxième face étant parallèle au plan du substrat, s'étendant autour de la première face de mesure de l'électrode de travail, et 40 présentant une surface au moins dix fois supérieure à cette première face de mesure ; 2 9 8622 5 3 une électrode dite de référence, comprenant une troisième face de mesure, cette troisième face étant parallèle au plan du substrat ; -un circuit hydraulique, configuré pour faire circuler un liquide en contact direct avec les première, deuxième et troisième faces de mesure ; 5 -un potentiostat, relié électriquement à chacune de l'électrode de travail, de la contre-électrode et de l'électrode de référence ; la deuxième couche étant gravée au moyen d'une succession d'impulsions d'un rayonnement laser, la durée de chacune de ces impulsions étant inférieure à 100ps, ces impulsions étant répétées avec une fréquence de répétition 10 supérieure ou égale à 1kHz. [0010] Les modes de réalisation de ce système peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : -l'épaisseur de la première couche est comprise entre 300nm et 2mm ; -l'épaisseur de la deuxième couche est comprise entre 100nm et 1 mm ; 15 -la deuxième couche est une couche d'un matériau carboné, ce matériau comprenant un pourcentage massique de carbone compris entre 80 et 100% ; -la deuxième couche est une couche de diamant synthétique polycristallin dopé au bore, avec une concentration en atomes de bore supérieure à 500 parties par million d'atomes de carbone ; -les rainures comportent chacune un fond, ce fond comprenant un réseau de rides, espacées l'une de l'autre avec une périodicité spatiale comprise entre 100nm et 1pm. [0011] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement 25 limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre, dans une vue simplifiée et en coupe latérale, une partie d'un substrat d'une microcellule électrochimique planaire ; - la figure 2 illustre une microcellule électrochimique planaire ; - la figure 3 est un diagramme fonctionnel représentant des étapes d'un 30 procédé de fabrication de la microcellule électrochimique planaire de la figure 2; - la figure 4 illustre un système d'analyse électrochimique comprenant la microcellule électrochimique planaire de la figure 2 - la figure 5 illustre, dans une vue en coupe latérale, la connexion entre 35 un circuit hydraulique et la microcellule électrochimique planaire du système d'analyse électrochimique de la figure 4 ; - la figure 6 est un spectre électrochimique obtenu avec le système d'analyse électrochimique de la figure 4 ; - la figure 7 illustre un dispositif de micro-usinage laser. 40 [0012] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. [0013] Dans la suite de cette description, les caractéristiques et les fonctions bien connues de l'homme de métier ne seront pas décrites en détail. [0014] Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation d'une microcellule 20 électrochimique planaire. Cette microcellule 20 comprend un substrat 200, dont une partie supérieure est illustrée à la figure 1. Ce substrat 200 s'étend essentiellement dans un plan P, dénommé ci-après « plan du substrat ». Ici le plan P est horizontal. [0015] Ce substrat 200 comprend : -une première couche 201, d'un matériau électriquement isolant ; -une deuxième couche 202, d'un matériau électriquement conducteur, déposée sur la première couche 201. [0016] Le substrat 200 est ici de forme rectangulaire, d'une longueur comprise entre 0,1cm et 10cm et d'une largeur comprise entre 1mm et 1cm. [0017] La première couche 201 est réalisée dans un matériau dont la 15 résistivité, à une température de 20°C, est supérieure à 1050.m et, de préférence, supérieure à 1080.m. Ici, la première couche 201 est de l'oxyde de silicium (SiO2). [0018] L'épaisseur de cette première couche 201 est avantageusement supérieure à 300nm, 1pm, 100pm. Cette épaisseur est de préférence inférieure 20 à 2mm. [0019] La deuxième couche 202 est réalisée dans un matériau dont la résistivité, à une température de 20°C, est inférieure à 10-40.m. Par exemple, cette deuxième couche 202 est réalisée en métal, ou en matériau carboné. Ce métal est, par exemple, de l'or, du platine, ou de l'argent. Le terme de matériau 25 carboné désigne ici un matériau composé majoritairement de carbone, dont la concentration massique en carbone est comprise entre 80 et 100%. Cette concentration massique est avantageusement comprise entre 90% et 100%. [0020] Dans le mode de réalisation décrit, la deuxième couche 202 est réalisée en matériau carboné. Ce matériau carboné est ici une couche de diamant 30 synthétique polycristallin dopé au bore connu sous l'acronyme BDD (« BoronDoped Diamond »). La concentration en atomes de bore de cette couche est avantageusement supérieure à 500ppm, c'est-à-dire supérieure à 500 atomes de bore par million d'atomes de carbone. Ici, la concentration d'atomes de bore est supérieure à 1200ppm ou 1300ppm. 35 [0021] L'épaisseur de cette deuxième couche 202 est supérieure à 100nm et, de préférence, supérieure à 200nm. Cette épaisseur est inférieure à 1 mm. [0022] La deuxième couche 202 est gravée pour délimiter et isoler électriquement l'une de l'autre, comme illustré à la figure 2 : -une électrode de travail 210 ; 40 -une contre-électrode 220 ; -une électrode dite de référence 230. [0023] L'électrode de travail 210 s'étend parallèlement au plan P. Cette électrode de travail 210 comprend une première face de mesure 212, un premier plot de contact 214 et une première partie intermédiaire 216. La première partie intermédiaire 216 relie électriquement la première face de mesure 212 au premier plot de contact 214. Cette partie 216 est de forme oblongue. Le premier plot de contact 214 est configuré pour être joint à un conducteur électrique, par exemple par soudure ou par contact. Ce plot 214 est ici de forme rectangulaire. La face 212 possède ici une forme de disque, dont la surface est supérieure à 100nm2 et, de préférence, supérieure à 500nm2. [0024] La contre-électrode 220 s'étend parallèlement au plan P. Cette contre-électrode 220 comprend : une deuxième face de mesure 222, un deuxième plot de contact 224 et une deuxième partie intermédiaire 226. La partie intermédiaire 226 relie électriquement la face 222 au plot 224. La face 222 entoure la face 212, et possède une surface au moins dix fois supérieure à celle de la face 212. La face 222 s'étend, par exemple à distance constante, le long de la périphérie extérieure de la face 212, sur une portion angulaire au moins égale à 180° et, de préférence sur plus de 260°, par rapport au centre géométrique de la face 212. Ici, la face 222 présente la forme d'une boucle, disposée de manière concentrique par rapport à la face 212. [0025] L'électrode de référence 230 s'étend parallèlement au plan P. Cette électrode de référence 230 comprend : une troisième face de mesure 232, un troisième plot de contact 234 et une troisième partie intermédiaire 236. La partie intermédiaire 236 relie la face 232 au plot 234. Ici, la face 232 présente la forme d'une boucle. La face 232 s'étend, par exemple à distance constante, le long de la périphérie extérieure de la face 212, sur une portion angulaire au moins égale à 180°, et de préférence sur plus de 260°, par rapport au centre géométrique de la face 212. La face 232 est ici une boucle, disposée de manière concentrique par rapport aux faces 212 et 222. [0026] La figure 3 représente des étapes du procédé de fabrication de la 30 microcellule électrochimique 20. Ce procédé comprend : -la fourniture (étape 2) du substrat 200 ; -la gravure (étape 4) de la deuxième couche 202. [0027] L'étape 2 est avantageusement précédée d'étapes d'élaboration des première 201 et deuxième 202 couches, par des procédés connus en soi. Ici, la 35 première couche 201, d'oxyde de silicium, est élaborée par oxydation thermique d'une tranche de silicium monocristallin. La deuxième couche 202, de diamant synthétique polycristallin dopé au bore, est élaborée par un dépôt de matière sur la première couche 201. Ce dépôt de matière est ici un dépôt chimique en phase vapeur, connu sous l'acronyme CVD (« Chemical Vapor Deposition »). 40 [0028] L'étape 4 est réalisée au moyen d'une succession d'impulsions d'un rayonnement laser. La durée de chacune de ces impulsions est inférieure à 100ps et, de préférence, inférieure à 1ps. Ces impulsions sont répétées avec une fréquence de répétition supérieure ou égale à 1kHz. Un tel rayonnement laser est généralement nommé laser femtoseconde. [0029] Cette gravure (étape 4) est ici réalisée au moyen du dispositif de micro-5 usinage par laser femtoseconde décrit par le brevet FR2884743. Un faisceau d'un tel rayonnement laser est dirigé sur la surface de la deuxième couche 202. Ce faisceau est déplacé sur cette surface suivant une trajectoire prédéfinie, avec une vitesse comprise entre 1mm.s-1 et 10cm.s-1. La puissance du faisceau laser est comprise entre 10mW et 2,5W. L'interaction entre ce faisceau et la 10 deuxième couche 202 conduit à une ablation localisée de matériau de la deuxième couche 202. [0030] Un exemple de ce dispositif de micro-usinage est illustré à la figure 7. Ce dispositif comprend un laser femtoseconde 61, de type titane saphir, configuré pour émettre une lumière laser de longueur d'onde 800nm, avec une 15 cadence de 5 kHz et une durée d'impulsions de 120fs. Ce dispositif comprend également des platines linéaires motorisées 62 et une tête scanner 63 mobile. Les platines 62 sont configurées pour positionner un substrat 64 en-dessous de la tête 63. Ici, le substrat 64 est équivalent au substrat 200. Cette tête 63 est équipée d'une lentille de focalisation du faisceau laser et est utilisée pour 20 déplacer le faisceau laser sur la surface 202. [0031] A l'issue de cette étape de gravure 4, la deuxième couche 202 est partagée par une pluralité de rainures 240 (figure 2). Ces rainures 240 délimitent et isolent électriquement l'une des autres les électrodes 210, 220 et 230. Ces rainures 240 ont une profondeur supérieure ou égale à l'épaisseur de la 25 deuxième couche 202. La largeur de ces rainures 240, définie ici comme étant la plus petite distance dans le plan du substrat entre deux bords d'une même rainure, est inférieure à 500pm, ou 100pm. [0032] Les rainures 240 comportent chacune un fond, ce fond comprenant des traces laissées par le procédé de fabrication. Ces traces comprennent ici un 30 réseau de rides, espacées l'une de l'autre avec une périodicité spatiale comprise entre 100nm et 1pm, et de préférence comprise entre 300nm et 500nm. [0033] La figure 4 décrit un système 10 d'analyse électrochimique comprenant : -la microcellule 20 ; 35 -un boîtier 22, contenant la microcellule 20 ; -un circuit hydraulique 30 ; -un potentiostat 40. [0034] Le circuit hydraulique 30 est configuré pour faire circuler un liquide en contact direct avec chacune de la première 212, deuxième 222 et troisième 232 40 faces de mesure des électrodes respectives 210, 220 et 230 de la microcellule 20. Ce circuit 30 comprend un premier 301 et un deuxième 302 tuyaux. Chaque tuyau 301, 302, comporte une première et une deuxième extrémités. Ces tuyaux 301 et 302 sont respectivement reliés fluidiquement, par leur première extrémité, à une source 310 et un collecteur 312 de liquide. Les flèches illustrent ici le sens d'écoulement du liquide dans ce circuit 30. Les tuyaux 301 et 302 sont joints entre eux par leur seconde extrémité, et débouchent dans un récipient 303. [0035] Le détail de ce récipient 303 est illustré à la figure 5. Cette figure 5 représente une vue schématique du système d'analyse 10 dans le plan de coupe 5 représenté en pointillés dans la figure 4. Ce récipient 303 comprend une extrémité 304 dont un bord est placé en appui sur une surface supérieure de la deuxième couche 202. Cette extrémité 304 est configurée pour englober les faces de mesure 212, 222, 232 des électrodes respectives 210, 220 et 230. L'extrémité 304 n'entoure pas les parties intermédiaires 216, 226 et 236 des électrodes respectives. Ici, cette extrémité 304 possède un pourtour circulaire, concentrique aux faces de mesure 212, 222, 232 et de diamètre supérieur à ces faces 212, 222, 232. Le pourtour du récipient 303 est ceinturé par un dispositif d'étanchéité 320, configuré pour favoriser l'étanchéité entre le récipient 303 et la microcellule 20. Ce dispositif d'étanchéité 320 est ici un joint, de forme torique, en matériau élastomère. [0036] Le potentiostat 40 est relié électriquement à chacune des électrodes 210, 220 et 230, par l'intermédiaire de câbles mis en contact électrique avec les plots de contact respectifs 214, 224 et 234. Le potentiostat 40 est configuré pour appliquer un potentiel électrique V sur l'électrode de travail 210, maintenu constant par rapport à l'électrode de référence 230 en ajustant le courant circulant au travers de la contre-électrode 220. [0037] Ce système d'analyse 10 est avantageusement configuré pour mettre en oeuvre des procédés d'analyse électrochimique, comme par exemple le procédé connu en soi de voltammétrie à redissolution anodique à impulsions différentielles connu sous l'acronyme DPASV (« Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry »). [0038] Ce procédé est avantageusement utilisé pour détecter des substances chimiques en solution dans un liquide. Ces substances chimiques sont sous forme de cations, et sont aptes à être réduites chimiquement lors d'une réaction d'oxydo-réduction. Ces substances chimiques sont, par exemple, des cations métalliques tels que le cadmium Cd2+, le plomb Pb2+ , le nickel Ni2+ ou le mercure Hg2+. Avantageusement, le liquide est dilué dans une solution tampon d'acide citrique, de pH égal à 2. Le liquide est avantageusement mis en circulation dans le circuit hydraulique 30. [0039] Le procédé DPASV comprend : -une étape de dépôt électrolytique ; -une étape de mesure. [0040] Lors de l'étape de dépôt électrolytique, le potentiel V est diminué pour réduire chimiquement les cations en solution dans le liquide. Cette réaction de réduction conduit à un dépôt électrolytique de ces cations sur l'électrode de travail 210. [0041] Lors de l'étape de mesure (également connue sous le nom d'étape de redissolution, ou de « stripping » en langue anglaise), le potentiel V est augmenté pour oxyder chimiquement les atomes de métal déposés électrolytiquement sur l'électrode de travail 210. Les électrons transférés lors des réactions chimiques de cette oxydation sont collectés par l'électrode de travail 210. Le déplacement de ces électrons résulte en un courant électrique I, mesuré par le potentiostat 40. La mesure du courant électrique I en fonction de la tension V forme alors un spectre électrochimique tel que celui représenté sur la figure 6. [0042] Le potentiel V est restreint à un intervalle, dit « fenêtre de potentiels de 15 travail». Les bornes de cet intervalle dépendent de la nature du liquide et du matériau dans lequel est réalisée l'électrode de travail 210. [0043] Dans cet exemple, l'électrode de travail 210 est réalisée en BDD. Ce matériau possède une fenêtre de potentiel large lorsque le liquide est une solution aqueuse, ce qui permet la détection simultanée de nombreuses 20 espèces chimiques. Ici, la fenêtre de potentiels est comprise entre -2V et 1,5V, et de préférence comprise entre -2V et 1V. [0044] La durée de l'étape de dépôt est ici inférieure à 30 secondes et de préférence inférieure à 20 secondes. Cette limitation de la durée permet de restreindre la quantité de mercure qui se dépose électrolytiquement sur 25 l'électrode de travail 210. En effet, les propriétés électrochimiques de l'électrode 210 pourraient être altérées par la présence d'une trop grande quantité de mercure sur l'électrode 210 , ce qui serait préjudiciable à la détection simultanée d'autres espèces chimiques pendant l'étape de mesure. [0045] La figure 6 présente un spectre électrochimique obtenu par ce procédé. 30 Ce spectre est obtenu avec le système d'analyse 40. La substance analysée est une solution aqueuse, comprenant du plomb, du mercure, du cadmium et du nickel, dilués dans une solution d'acide citrique de pH égal à 2. Ce spectre représente le courant électrique I (exprimé en nanoampère) collecté par l'électrode de travail 210, en fonction du potentiel électrique V (exprimé en Volt) 35 appliqué à l'électrode de travail 210. Le potentiel V est augmenté de -1,7Volts à 0,5Volts. Le spectre comprend plusieurs pics, indexés sur la figure 6 par les flèches 51, 52, 53 et 54. Ces pics 51, 52, 53 et 54 correspondent respectivement aux signatures du cadmium, du plomb, du nickel et du mercure. Les concentrations respectives de ces matériaux peuvent être déterminées à 40 partir de la hauteur de ces pics, et de courbes de calibration du système d'analyse 10. [0046] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. [0047] En variante, le matériau carboné de la deuxième couche 202 du substrat 200 est une couche de carbone amorphe dopé à l'azote. [0048] Dans une autre variante, le matériau carboné de la deuxième couche 5 202 du substrat 200 est le matériau connu sous le nom en langue anglaise « Diamond-Like Carbon ». Cette deuxième couche 202 est, par exemple, élaborée par un dépôt par impulsions laser (en langue anglaise « Pulsed Laser Deposition »). Ce dépôt de matière est avantageusement réalisé à une température inférieure à 100°C. 10 [0049] En variante, si l'élaboration de la deuxième couche 202 du substrat 200 est réalisée à une température inférieure à 100°C, alors la première couche 201 du substrat 200 est avantageusement réalisée en matériau organique ou en matériau inorganique, tel que le verre. [0050] En variante, les faces de mesure 212, 222 et 232 présentent une forme 15 non circulaire. Ces faces 212, 222 et 232 sont par exemple de forme carrée ou polygonale. [0051] En variante, le système 10 comprend plus d'une microcellule 20. [0052] En variante, le substrat 200 est de forme plane et circulaire et présente un diamètre de 100mm, permettant la réalisation de plusieurs microcellules sur 20 un même support. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de microcellules électrochimiques planaires, comportant : - la fourniture (2) d'un substrat, ce substrat s'étendant essentiellement dans un plan dit plan du substrat et comprenant : - une première couche d'un matériau électriquement isolant, dont la résistivité à une température de 20°C est supérieure à 1050.m ; - une deuxième couche d'un matériau électriquement conducteur, dont la résistivité à une température de 20°C est inférieure à 10-40.m, cette deuxième couche étant directement déposée sur la première couche ; - la gravure (4) de la deuxième couche, pour délimiter et isoler électriquement l'une de l'autre : - une électrode de travail, comprenant une première face de mesure, cette première face étant parallèle au plan du substrat et présentant une surface supérieure ou égale à 100nm2 ; - une contre-électrode, comprenant une deuxième face de mesure, cette deuxième face étant parallèle au plan du substrat, s'étendant autour de la première face de mesure le long de plus de la moitié de la périphérie de l'électrode de travail, et présentant une surface au moins dix fois supérieure à celle de la première face de mesure ; - une électrode dite de référence, comprenant une troisième face de mesure, cette troisième face étant parallèle au plan du substrat ; caractérisé en ce que la gravure (4) de la deuxième couche est réalisée au 25 moyen d'une succession d'impulsions d'un rayonnement laser, la durée de chacune de ces impulsions étant inférieure à 100ps, ces impulsions étant répétées avec une fréquence de répétition supérieure ou égale à 1kHz. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fourniture du substrat 30 comprend la fourniture de la deuxième couche d'un matériau carboné, ce matériau comprenant un pourcentage massique de carbone compris entre 80 et 100%. 3. Système d'analyse électrochimique (10) comprenant : 35 - une microcellule (20) électrochimique planaire comportant un substrat (200), ce substrat s'étendant essentiellement dans un plan dit plan du substrat et comprenant : - une première couche (201) d'un matériau électriquement isolant, dont la résistivité à une température de 20°C est supérieure à 1050.m ; 40 - une deuxième couche (202) d'un matériau électriquement conducteur, dont la résistivité à une température de 20°C est inférieure à 10-40.m,cette deuxième couche (202) étant directement déposée sur la première couche (201) ; - des rainures gravées dans la deuxième couche (202), ces rainures (240) délimitant et isolant électriquement l'une de l'autre : - une électrode de travail (210), comprenant une première face de mesure (212), cette première face étant parallèle au plan du substrat (200) et présentant une surface supérieure ou égale à 10pm2 ; - une contre-électrode (220), comprenant une deuxième face de mesure (222), cette deuxième face étant parallèle au plan du substrat, s'étendant autour de la première face de mesure (212) de l'électrode de travail (210), et présentant une surface au moins dix fois supérieure à cette première face de mesure (212) ; - une électrode dite de référence (230), comprenant une troisième face de mesure (232), cette troisième face étant parallèle au plan du substrat ; - un circuit hydraulique (30), configuré pour faire circuler un liquide en contact direct avec les première (212), deuxième (222) et troisième (232) faces de mesure ; - un potentiostat (40), relié électriquement à chacune de l'électrode de travail (210), de la contre-électrode (220) et de l'électrode de référence (230) ; caractérisé en ce que la deuxième couche (202) est gravée au moyen d'une succession d'impulsions d'un rayonnement laser, la durée de chacune de ces 25 impulsions étant inférieure à 100ps, ces impulsions étant répétées avec une fréquence de répétition supérieure ou égale à 1kHz. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel l'épaisseur de la première couche (201) est comprise entre 300nm et 2mm. 30 5. Système selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel l'épaisseur de la deuxième couche (202) est comprise entre 100nm et 1mm. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la 35 deuxième couche (202) est une couche d'un matériau carboné, ce matériau comprenant un pourcentage massique de carbone compris entre 80 et 100%. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel la deuxième couche (202) est une couche de diamant synthétique polycristallin dopé au bore, avec une 40 concentration en atomes de bore supérieure à 500 parties par million d'atomes de carbone. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel les rainures (240) comportent chacune un fond, ce fond comprenant un réseau de rides, espacées l'une de l'autre avec une périodicité spatiale comprise entre 100nm et 1pm.