Titre original :

Fabrication et fonctionnalisation de nanostructures pour des applications santé et environnementales

Titre traduit :

Nanostructures fabrication and functionalization for health and environmental applications.

Mots-clés en français :
  • Laboratoires sur puces
  • Surfaces superhydrophobes

  • Nanostructures
  • Nanobiotechnologie
  • Nanomédecine
  • Biocapteurs
  • Systèmes microélectromécaniques
  • Fonctionnalisation des surfaces (chimie)
  • Spectroscopie de masse à ionisation chimique
  • Nanofils
  • Langue : Français
  • Discipline : Sciences physiques
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 15-12-2017

Résumé en langue originale

Les nanosciences et les nanotechnologies font depuis plus de vingt ans l’objet de travaux de recherche à la confluence de nombreuses disciplines scientifiques et technologiques. En raison de leurs propriétés particulières à l’échelle nanométrique, les nanotechnologies permettent d’envisager aujourd’hui et à l’avenir de nouvelles fonctions jusqu’ici inimaginables. De la nanoélectronique, aux nanomatériaux en passant par la nanomédecine ou encore les nanobiotechnologies, les champs d’applications sont très vastes. Si certaines potentialités des nanotechnologies relèvent encore aujourd’hui de la prospective voire de la science fiction, d’autres apportent déjà la démonstration d’un saut technologique éprouvé qui pourraient répondre à des enjeux majeurs dans le domaine de l’énergie, de la chimie et des capteurs, des matériaux, de l’information et des communications, de la biologie, de la santé et de l’environnement. Les deux premières parties de ce mémoire sont dédiées aux techniques utilisées/développées au cours de ces années de recherche afin de fabriquer des nanostructures à partir de matériaux semi-conducteurs et carbonés et à leur fonctionnalisation par voie organique ou inorganique. Afin d'illustrer les propriétés de ces surfaces, quelques applications dans le domaine de la biodétection sont alors évoquées. La troisième partie fait la part belle aux surfaces superhydrophobes et omniphobes. Après une brève introduction, les surfaces développées ont été intégrées dans des "lab-on-chip" pour la collecte de polluants atmosphériques et la biodétection. Plus récemment, ces surfaces ont servi également à lutter contre l'encrassement protéique dans le cadre de l'industrie laitière. La 4ième partie concerne l'utilisation de surfaces nanostructurées pour la désorption/ionisation assistée par laser de petits composés et leur détection par spectrométrie de masse (SALDI-MS). Après une introduction permettant de bien cerner la problématique, les principaux résultats obtenus sont énoncés. Certains d'entre eux sont issus de publications, d'autres de développement plus récents. Quelques pistes de travail en cours visant à mieux comprendre les mécanismes régissant l'ionisation seront évoquées et quelques résultats préliminaires présentés. La dernière partie présente de manière assez exhaustive des projets en lien avec mes travaux ultérieurs en cours ainsi que quelques perspectives de recherche.

Résumé traduit

Nanosciences and nanotechnologies have been the subject of research for more than twenty years at the confluence of many scientific and technological disciplines. Because of their particular properties at the nanoscale, nanotechnologies make it possible today and in the future to consider new functions that were previously unimaginable. From nanoelectronics and nanomaterials to nanomedicine and nanobiotechnologies, the fields of application are vast. While some of the potentialities of nanotechnologies are still in the realm of foresight, others already demonstrate a proven technological jump forward that could respond to major challenges in the fields of energy, chemistry and sensors, materials, information and communications, biology, health and environment. The first two parts of this memory are dedicated to the techniques used/developed during these years of research to manufacture nanostructures from semiconductor and carbon based materials followed by their chemical functionalization by organic or inorganic means. In order to illustrate the properties of these surfaces, some applications in the field of bio-detection are mentioned. The third part mainly focuses on superhydrophobic and omniphobic surfaces. After a brief introduction, the surfaces developed were integrated into lab-on-chip systems for the collection of atmospheric pollutants and biodetection applications. More recently, these surfaces have also been used to prevent protein biofouling in the dairy industry. The 4th part concerns the use of nanostructured surfaces for laser-assisted desorption/ionization of small compounds and their subsequent detection by mass spectrometry (SALDI-MS). After an introduction presenting our motivation and challenges, the main results obtained are displayed. Some of them are from publications, others from more recent developments. In addition, current studies are also evoked trying to better understand mechanisms involved and governing ionization step. Some preliminary results are presented. The last part presents, in a rather exhaustive way, current investigation and some research perspectives.

  • Directeur(s) de thèse : Boukherroub, Rabah
  • Laboratoire : Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN)
  • École doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille)

AUTEUR

  • Coffinier, Yannick
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