TRANSISTORS ORGANIQUES A GRILLE ELECTROLYTIQUE FLEXIBLES FABRIQUES PAR IMPRESSION A JET D’ENCRE POUR DES APPLICATIONS ANALYTIQUES – EGOFLEX

L’objectif principal de ce projet est de réaliser des capteurs basés sur une nouvelle architecture de transistors appelée transistors organiques à grille électrolytique (EGOFETs) sur des substrats souples en utilisant exclusivement l’impression à jet d’encre. Les principaux verrous que se propose de lever le projet sont :
- la réduction des coûts de fabrication, point bloquant le plus important empêchant la commercialisation des dispositifs électroniques organiques. Ce verrou sera adressé en employant une technique de fabrication telle que l’impression à jet d’encre, capable de créer des dispositifs à conditions ambiantes tout en minimisant la perte de matériaux fonctionnels ;
- la fabrication de transistors souples. Actuellement, la plupart des dispositifs organiques sont fabriqués sur des substrats rigides, ce qui limite leur portabilité et empêche leur utilisation dans toute application où le revêtement conforme est crucial. Ce problème sera adressé en fabriquant les dispositifs sur des substrats plastiques souples et en testant leur fiabilité quand ils sont soumis à des déformations mécaniques ;
- la fabrication de capteurs organiques capables de détecter des analytes en milieu liquide. La plupart des matériaux organiques sont sensibles à l’eau, ce qui limite leur utilisation en temps que capteur dédiée aux phases liquides en général et en temps que biocapteur en particulier. La structure des dispositifs choisie pour ce projet, i.e. la structure EGOFET, contient naturellement un élément liquide dans sa configuration et par conséquent représente le candidat idéal pour une utilisation en milieu liquide.

Ce projet est structuré en quatre tâches, dont la première concerne la coordination du projet. La deuxième tâche sera consacrée à la fabrication des transistors sur des substrats souples. La troisième tâche sera dédiée à la caractérisation électrique et à la modélisation (en utilisant la méthode des éléments finis) des EGOFETs. La quatrième tâche portera sur la (bio)fonctionnalisation des transistors pour la détection sélective de polluants en milieu aqueux (i.e, bisphenol A). Ce projet sera développé en collaboration avec deux autres jeunes chercheurs : Dr. S. Zrig (f, 36, chimiste organicienne experte en synthèse de semi-conducteurs organiques) et Dr. S. Reisberg (m, 37, biochimiste expert en fonctionnalisation de surfaces pour la bio-détection).

Les implications scientifiques les plus importantes de ce projet peuvent être résumées comme suit :
1. les encres fonctionnelles développées dans la tâche 2 du projet pourraient être utilisées pour la fabrication de toute sorte de dispositifs organiques imprimés (d’autres sortes de transistors organiques, diodes ou inverseurs logiques, oscillateurs en anneau et étiquettes à radiofréquence) ;
2. le procédé de fabrication sur des substrats plastiques peut être facilement transféré aussi sur d’autres sortes de matériaux souples, comprenant les matériaux biodégradables comme le papier et les feuilles en acide poly-lactique, une possibilité cruciale à une époque où la durée de vie des dispositifs électroniques est de plus en plus courte ;
3. les techniques de fonctionnalisation par impression à jet d’encre développées durant la quatrième tâche du projet et le principe de détection peuvent être étendus à une large gamme d’analytes d’intérêt.

La participation de mon groupe de recherche à l’AFELIM (Association Française de l’Electronique Imprimée) permettra un transfert rapide des innovations scientifiques et techniques vers le domaine industriel. Les objectifs scientifiques et techniques de ce projet, couplés à l’attention portée à la réduction des coûts et au choix des matériaux utilisés durant la fabrication des dispositifs rendent ce projet particulièrement cohérent avec les objectifs du défi de l’AAP « Stimuler le Renouveau Industriel ».