Nanostructuration des surfaces de diamant hydrogéné et dopé au bore : applications en biosciences – BIODIAM

Le projet proposé concerne la modification et la structuration de surfaces hydrogénées de diamant dopé au bore pour des applications en biosciences. Les substrats de diamant utilisés pour cette étude sont des couches polycristallines polies de diamant dopé au bore, de rugosité nanométrique. Une faible rugosité permettra d'entreprendre aisément la visualisation des objets de dimensions nanométriques sur la surface. On va exploiter la réactivité chimique des liaisons C-H de surface dans différentes conditions. - Dans un premier temps, on va s'intéresser à la mise au point de nouvelles méthodes de fonctionnalisation de la surface hydrogénée du diamant. La réactivité des liaisons C-H de surface avec un plasma d'ammoniac (NH3) devrait permettre d'introduire des fonctions amines sur la surface, nécessaires pour l'immobilisation de molécules organiques simples, de nanoparticules mais aussi de structures plus complexes (molécules biologiques). Nous étudierons également la réaction de décomposition anodique des réactifs de Grignard. Il serait possible par cette méthode de greffer des groupements alkyle simples ou fonctionnels (alcools, aldéhydes,...) sur la surface. Finalement, nous étudierons les réactions de chloration et de bromation de la surface hydrogénée à l'aide des réactifs NCS et NBS. Les liaisons C-Cl et C-Br de surface sont plus réactives que leurs homologues C-H et devraient, par conséquent, conduire à des réactions de substitution de surface. - Les surfaces fonctionnalisées seront caractérisées par les techniques d'analyse de surface ainsi que les méthodes électrochimiques et photoélectrochimiques. - La structuration de la surface à l'échelle micronique sera accomplie par irradiation UV à travers un masque ou par l'utilisation d'un faisceau laser. Par ailleurs, les techniques AFM et SNOM électrochimiques permettront de porter la résolution à l'échelle du nanomètre. - La différence de réactivité entre les régions structurées et non structurées sera exploitée pour orienter et contrôler l'immobilisation chimique des espèces biologiques (ADN, peptides, protéines,...) sur la surface. - Une technique de nano-photoélectrochimie sera mise en ?uvre pour la détection des interactions biologiques. Le couplage d'espèces biologiques sur la surface de diamant hydrogénée de façon contrôlée est une étape importante non seulement pour la préparation de nouveaux biocapteurs ampérométriques mais aussi pour la compréhension des interactions entre système biologiques et substrats solides. - - Le projet proposé comporte plusieurs volets : - - 1. Fonctionnalisation chimique, photochimique et électrochimique des électrodes de diamant hydrogénées dopées au bore - - 2. Structuration de surface (à l'échelle micronique et nanométrique). - - 3. Immobilisation de molécules biologiques sur la surface. - - Détection d'interactions biomoléculaires. Les événements biomoléculaires seront détectés par une nouvelle technique basée sur la nano-photoélectrochimie. -