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RÉSUMÉ
Les performances des capteurs, biocapteurs et membranes ainsi que leurs sélectivités dépendent de la structuration, de la morphologie et de la nature des matériaux utilisés. La technique de dépôt par couche atomique ou ALD apparaît comme une technique de choix de par sa simplicité et l’homogénéité des dépôts, ainsi que du contrôle de l’épaisseur au niveau atomique. Cet article présente l’utilisation de l’ALD pour la fabrication de capteurs, biocapteurs et membranes avec les réalisations possibles en termes de détection et de séparation. L’avantage de cette technique par rapport à des approches plus conventionnelles est mis en évidence par quelques exemples choisis dans la littérature.
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Catherine MARICHY : Chargée de recherche au CNRS - Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces, UMR 5615, université Claude Bernard Lyon 1 et CNRS n° 5615, Villeurbanne, France.
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Mikhael BECHELANY : Chargé de recherche au CNRS - Institut européen des membranes, UMR5635 ENSCM-UM-CNRS-UM2-ENSCM, Montpellier, France.
INTRODUCTION
De nombreuses applications industrielles, médicales et domestiques nécessitent la détection d’espèces chimiques ou biologiques. Des (bio)capteurs avec des performances élevées, telles que des limites de détection de plus en plus faibles et des sélectivités de plus en plus grandes, sont recherchés du fait notamment de demandes environnementales ou de sécurité de plus en plus strictes. Les dispositifs portables et/ou embarqués sont très recherchés car ils permettent le suivi et le contrôle en temps réel de procédés et de procédures médicales. L’utilisation de membranes pour la séparation et la filtration est très importante dans le domaine de l’environnement et de la santé.
Les propriétés de surface, la morphologie et la nature des matériaux actifs des capteurs et des membranes jouent un rôle primordial dans la qualité de la détection ou de la séparation. Une voie d’élaboration permettant un contrôle précis de la forme, de la structuration et de la composition est alors requise. La technique de dépôt par couche atomique (atomic layer deposition ou ALD) est particulièrement attractive. Cet article présente -différentes façons d’utiliser l’ALD pour élaborer des capteurs et des membranes.
Domaine : Technique d’élaboration de films minces/revêtement
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Atomic layer deposition (ALD)
Domaines d’application : Énergie, environnement, biomédical
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ALD et membranes
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2. ALD et biocapteurs
Les biocapteurs sont des dispositifs d’analyse comportant un élément de détection biologique. Ils exploitent, en effet, la sensibilité et la spécificité biologiques conjuguées à des capteurs physico-chimiques afin d’obtenir de manière simple des mesures bioanalytiques complexes. L’utilisation de ces biocapteurs est relativement vaste, allant du diagnostic médical, à la sécurité alimentaire, en passant par la surveillance de l’environnement, jusqu’aux applications de défense et de sécurité .
Comme dans de nombreux domaines technologiques, les nanomatériaux ont démontré leur potentiel pour les applications de biocapteurs. L’utilisation de ces nano-objets améliore sensiblement les performances des biocapteurs : abaissement des limites de détection de plusieurs ordres de grandeur et amélioration de la sensibilité. L’un des avantages des nanomatériaux est leur surface spécifique élevée permettant ainsi l’immobilisation d’une quantité accrue de biorécepteurs.
Aujourd’hui, les plates-formes de biocapteurs les plus développées et utilisées sont des dispositifs électriques ou électrochimiques. Les biocapteurs électriques, en particulier les FET, montrent un niveau de détection élevé mais nécessitent des étapes de lithographie, rendant leur fabrication complexe et coûteuse. Les biocapteurs électrochimiques, quant à eux, présentent une détection élevée tout en étant peu coûteux. Cependant, ils nécessitent généralement l’utilisation d’un agent réducteur/oxydant (des colorants ou des marqueurs enzymatiques), complexifiant leur utilisation. Certains d’entre eux sont basés sur les variations des paramètres comme le potentiel ou la conductimétrie qui dépendent du pH, de la force ionique et/ou de la capacité des échantillons analysés. Récemment les biocapteurs optiques ont attiré l’attention du fait de leur haute précision et d’une détection directe sans marquage. Basés sur l’absorbance, la photoluminescence ou la résonance plasmonique de surface, ils apparaissent comme la prochaine génération...
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ALD et biocapteurs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MARICHY (C.), BECHELANY (M.), PINNA (N.) - Advanced Materials. - 24, (8), 1017-32 (2012).
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(6) - DU (X.), GEORGE (S. M.) - Sensors and...
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