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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 biocapteurs
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1. ALD et capteurs
Les capteurs sont des dispositifs importants ayant de nombreuses applications dans la vie de tous les jours. En effet, il est essentiel de pouvoir détecter et quantifier la présence de gaz, le pH, la présence de diverses espèces/molécules en solution, les radiations UV, etc. pour des raisons environnementales ou de sécurité ainsi que pour le contrôle de procédés industriels ou des diagnostics et suivis médicaux.
Les capteurs sont formés d’un transducteur, qui est la partie sensible présentant une modification de ses propriétés physiques en présence de l’espèce à détecter, et d’un dispositif de mesure du changement de propriétés du transducteur. Par exemple dans le cas de la détection de gaz, la partie sensible est souvent un oxyde métallique, sous forme soit de film soit de poudre compactée, dont la conductivité électrique est influencée par adsorption du gaz ciblé.
Pour plus d’informations sur les capteurs en général, ainsi que sur les capteurs de gaz à semi-conducteurs, le lecteur peut se reporter aux articles [P360], [R400], [R401] et [R2385].
En vue d’une miniaturisation et d’une amélioration des performances des capteurs et notamment des capteurs de gaz, leur fabrication nécessite des procédés permettant un contrôle très précis de la nature, de l’épaisseur et...
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ALD et capteurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARICHY (C.), BECHELANY (M.), PINNA (N.) - Advanced Materials. - 24, (8), 1017-32 (2012).
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(3) - ROSENTAL (A.), TARRE (A.), GERST (A.), SUNDQVIST (J.), HÅRSTA (A.), AIDLA (A.), AARIK (J.), SAMMELSELG (V.), UUSTARE (T.) - Sensors and Actuators B : Chemical. - 93, (1-3), 552-555 (2003).
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(4) - CHOI (G.), SATYANARAYANA (L.), PARK (J.) - Applied Surface Science. - 252, (22), 7878-7883 (2006).
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(5) - NISKANEN (A. J.), VARPULA (A.), UTRIAINEN (M.), NATARAJAN (G.), CAMERON (D. C.), NOVIKOV (S.), AIRAKSINEN (V.-M.), SINKKONEN (J.), FRANSSILA (S.) - Sensors and Actuators B : Chemical. - 148, (1), 227-232 (2010).
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(6) - DU (X.), GEORGE (S. M.) - Sensors and...
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