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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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3. ALD et membranes
Le rendement élevé et le faible coût des technologies membranaires les rendent prometteuses pour différentes applications telles que la purification des gaz, le dessalement de l’eau, la catalyse et l’environnement . L’un des procédés de séparation est le mécanisme de tamis moléculaire basé sur la taille des particules et le diamètre des pores dans la membrane. La plupart des membranes industrielles ont des diamètres de pores allant de plusieurs nanomètres jusqu’à quelques micromètres. Cependant, certains procédés de séparation, en particulier dans la purification de gaz, nécessitent des pores avec une taille dans la gamme de l’angström. Au regard des différentes méthodes permettant le contrôle du diamètre des pores, l’ALD apparaît comme une technique très attractive en raison de l’uniformité du revêtement et du bon contrôle de l’épaisseur qu’elle offre.
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Des membranes cyclopores de polycarbonate avec un diamètre de pores de 30 nm ont été réduites par ALD en utilisant des couches d’Al2O3. Les images MEB montrent le rétrécissement des nanopores avec l’augmentation du nombre de cycles ALD de 10 à 300 cycles. Les images MET, après dissolution de la membrane polymérique, révèlent un revêtement uniforme le long des pores. Le dépôt inorganique d’Al2O3 effectué par ALD augmente le caractère hydrophile de la membrane ainsi que sa stabilité chimique envers les acides et les solvants organiques. Une diminution du flux d’eau et une plus grande rétention des protéines ont été montrées avec la diminution de la taille des pores ...
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BIBLIOGRAPHIE
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