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RÉSUMÉ
Aujourd’hui, les secteurs de l’environnement, de la médecine, de la surveillance ont nécessité de disposer de capteurs intelligents, autonomes, miniaturisés et peu énergivores. Cet article présente la préparation de particules de silicium poreux « encodés » optiquement à l’échelle micrométrique. Ces particules possèdent les propriétés de s’assembler, de s’orienter, de réagir à leur environnement et de communiquer, indifféremment dans l’atmosphère ou dans l’eau. Des limitations restent cependant encore à dépasser, celles de leur spécificité par exemple.
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INTRODUCTION
Les particules de taille micrométrique de silicium poreux sont « encodées » optiquement et peuvent être « programmées » chimiquement pour accomplir des tâches telles que la détection de composés chimiques ou biologiques. Ces particules peuvent être utilisées dans différents domaines comme la médecine, la surveillance de la pollution ou la détection de risques biologiques (bioterrorisme), dans l’atmosphère ou dans l’eau.
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Utilisation des microparticules de silicium poreux « encodées optiquement »3. « Encodage optique » des microparticules de silicium poreux
3.1 Réflectivité optique des films minces
Les films de silicium poreux ont des propriétés de réflectivité optique identiques à celles que l’on peut observer pour d’autres types de films minces comme les bulles de savon par exemple.
La lumière colorée reflétée par la surface d’un film mince provient d’un phénomène d’interférences. Ces interférences se produisent entre les faisceaux de lumière réfléchis par les deux surfaces du film mince. Dans le cas de la bulle de savon, on considère les interfaces air/savon et savon/air ; dans le cas du silicium poreux, on considère les interfaces air/Si poreux et Si poreux/Si cristallin. Les interférences sont constructives si les deux ondes de lumière réfléchies sont en phase ; des franges d’interférences brillantes sont alors observées. Si les deux ondes de lumière réfléchies sont en opposition de phase, on a des interférences destructives et des franges sombres sont observées.
La couleur d’un film mince dépend aussi de l’épaisseur du film, c’est pourquoi on observe des irisations à la surface d’une bulle de savon souvent d’épaisseur irrégulière.
Les films de silicium poreux tels que nous les préparons sont usinés sous la forme de films minces ayant des épaisseurs de quelques centaines de nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres. Un schéma représentant un film poreux de silicium est présenté sur la figure 4 avec un spectre d’interférences. Les maximums de réflectivité observés déterminent la couleur du film. Ils sont localisés à des longueurs d’onde λ données par la relation Fabry-Pérot [équation [1]] :
avec :
- m :
- ordre spectral des franges à une longueur d’onde λ
- n :
- indice de réfraction du milieu
- L :
- épaisseur du film poreux.
Le facteur 2 exprime le chemin parcouru par...
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