– LOCALGRAFT

Contexte et Objectifs. Le greffage localisé de surfaces, à une échelle micronique ou submicronique, par des composés organiques est une étape clé dans la réalisation de nombreux tests biologiques, de composants électroniques ou bio-électroniques et dans les stratégies d'analyse combinatoire. La plupart des techniques existantes nécessitent de nombreuses étapes et ont un coût élevé de mise en œuvre. Notre objectif est de développer une technique bon marché, sans faire appel à la lithographie. Pour cela, nous proposons de combiner des techniques de sonde locale (dérivées de la microscopie électrochimique, SECM, et de la microscopie électrochimique à force atomique El-AFM) aux procédés d'électrogreffage, à la fois d'un point de vue théorique et expérimental, avec l'objectif de moduler localement les propriétés chimiques et physiques de surface. Nous appelons ce nouveau procédé LocalGraft. Description et méthodologie L'électrogreffage est une technique qui permet la création contrôlée de liaisons fortes entre un substrat et un film organique. Le processus, initié électriquement, nécessite une électrode polarisée pour l'étape de greffage, mais pas pour la croissance de la couche. On le met généralement en œuvre suivant deux modes (direct et indirect) selon que le substrat est ou non connecté électriquement. Les molécules choisies pour le greffage par LocalGraft appartiendront à des familles dont les propriétés sont déjà maîtrisées par le consortium (principalement des sels de diazonium et des monomères vinyliques). Par ailleurs, les microscopes à sonde locale, comme le SECM et l'El-AFM, sont des outils idéaux pour la modification locale de surface. Le SECM est tout à fait adapté pour étudier les mécanismes mis en jeu dans LocalGraft et caractériser quantitativement le greffage. Il a néanmoins des limitations évidentes si l'on veut atteindre des dimensions sub-microniques, en raison de la taille de l'électrode utilisée. L'utilisation de l'El-AFM se révèle alors comme un outil complémentaire à cette échelle. Les principales étapes du projet sont les suivantes : (1) évaluer le principe et les conditions de l'électrogreffage à partir de points de vue théoriques et expérimentaux en interaction constante. En particulier, dans les situations de confinement géométrique étudiées, la résolution spatiale du greffage sur le substrat dépend de la migration, la diffusion et la stabilité des espèces chimiques dans le fort gradient de champ électrique dû aux contraintes géométriques. Les imbrications entre les effets de ces différents paramètres rendent difficile de prévoir a priori les conditions conduisant à une localisation optimale du greffage. Nous devrons alors étendre les modèles théoriques existants dans le mode indirect afin de rationaliser l'électrogreffage localisé dans ce cas. Par contre, dans le cas du mode direct jusqu'alors non décrit théoriquement, nous devrons bâtir un modèle, capable de rendre compte des processus électrochimiques mis en oeuvre. Nous nous attacherons particulièrement à comprendre l'influence de la géométrie de l'électrode sur le procédé LocalGraft lorsque l'on utilise des cantilevers AFM ou des électrodes structurées en 3D (multi-pointes). (2) concevoir de nouveaux systèmes moléculaires afin d'améliorer le processus de localisation. La caractérisation de ces nouveaux systèmes sera d'abord entreprise à l'échelle macroscopique avant de passer à une configuration localisée. (3) atteindre une résolution nanométrique par LocalGraft. Sur la base du système modèle choisi, nous comparerons les performances des techniques SECM et El-AFM dans les modes direct et indirect. Le contrôle d'une résolution sub-micronique nous donnera une façon élégante d'estimer la durée de vie d'espèces instables. (4) évaluer la possibilité de transposer à grande échelle LocalGraft en utilisant des électrodes multi-pointes. Le gain de temps apporté devrait rendre ce procédé de microfabrication en 2D compétitif. On pourrait alors en...