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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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Autonomie des microparticules : mobilité et autoassemblage4. Utilisation des microparticules de silicium poreux « encodées optiquement »
Les microparticules de silicium poreux « encodées » optiquement par leur structure multicouche présentent des qualités intéressantes pour des applications en détection et en marquage. Leur signature optique photonique a l’avantage de pouvoir être identifiée à distance par un observateur muni, par exemple, d’un laser ; c’est une possibilité très intéressante pour un grand nombre d’applications comme la lutte contre le bioterrorisme, où il n’est pas souhaitable pour l’homme d’être à proximité du « foyer » de toxicité.
D’autre part, la méthode d’encodage utilisée (par application de formes variées de courant) permet d’élaborer de manière simple et contrôlée des structures optiques plus ou moins complexes (structures photoniques). Il est possible ainsi de développer une véritable collection de « codes » distincts, en d’autres termes de graver un « code barre » dans les microparticules de silicium poreux. Ainsi, dans le domaine médical, les matériaux codés (billes, particules, etc.) sont très utilisés dans des systèmes de criblage haut débit car ils permettent une détection et une identification rapides des molécules sondées (principes actifs, protéines, etc.).
Plus de détails sur ces applications sont présentés ci-après.
4.1 Détection à distance de composés organiques volatils
Dans cette expérience, nous avons montré que l’on peut sonder des microparticules de silicium poreux au moyen d’un laser à une distance d’environ 20 m. Le principe de la détection est basé sur la mesure de l’intensité de lumière réfléchie par les petites particules dont la surface a été rendue volontairement hydrophobe. En présence de vapeurs organiques (éthanol, acétone, toluène), la couleur des particules change et l’intensité de lumière réfléchie pour une longueur d’onde donnée diminue. C’est ce qui est observé sur la figure 9 .
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