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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2018

07/12/2018 - Arbi MAALAOUI

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

M. Arbi Maalaoui soutient sa thèse le 07/12/2018 à 14h00.
Lieu : Ecole Centrale de Lyon, bâtiment W1, amphithéâtre 203

Titre :
Étude et caractérisation du positionnement de nanotubes de carbone par diélectrophorèse pour la fabrication de capteurs chimiques en milieu liquide

Jury :

  • Rapporteurs : Pr. Jérémie GRISOLIA (INSA Toulouse) ; Pr. France LE BIHAN (Univ. de Rennes 1).
  • Encadrement : Pr. Jean-Pierre CLOAREC (ECL, INL), Pr. Dominique DROUIN et Pr. Paul CHARETTE (Univ. de Sherbrooke), Dr. Marie FRENEA ROBIN (UCB Lyon 1, Ampère)
  • Invités : Pr. Maxime DARNON (Sherbrooke, UMI-LN2) et Dr. Jonathan GENEST (Sherbrooke)

Contexte :
Thèse préparée en cotutelle entre l’Ecole Centrale de Lyon et l’Université de Sherbrooke, à l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (UMR 5270), au laboratoire Ampère (UMR 5005) et au laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes (LN2, UMI 3462)

Résumé :
Du fait de leurs propriétés électriques remarquables, les nanotubes de carbone (NTCs) à simple paroi suscitent un intérêt croissant pour le développement de capteurs chimiques en milieu liquide. Cependant, le contrôle de leur positionnement sur des surfaces micro ou nano-structurées pour permettre leur utilisation au sein de structures de type transistor ou chemiresistor reste un défi à relever.
Les travaux décrits dans ce manuscrit portent sur l’adressage de NTCs par diélectrophorèse (DEP) entre des électrodes métalliques en vue de leur application pour la mesure de pH en configuration chemiresistor. Dans un premier temps, nous avons cherché à étudier l’influence des paramètres de la DEP (durée d’application du champ, fréquence, intensité, etc.) sur la structure des assemblages de NTCs obtenus. Afin d’expliquer ces résultats expérimentaux, les contributions respectives des différentes forces en jeu ont été étudiées à l’aide de modélisations par éléments finis sous Comsol. Nous avons ensuite cherché à caractériser les structures à base de NTCs obtenues par microscopie électronique à balayage ainsi que par des mesures de résistance à l’air, ceci afin d’établir un premier lien entre les conditions d’élaboration et les caractéristiques obtenues.
La possibilité d’employer les dispositifs pour la mesure de pH, a ensuite été évaluée. Des mesures courant-tension effectuées en milieu liquide ont permis de montrer que les capteurs à base de NTCs assemblés entre des électrodes d’or étaient sensibles à la variation du pH de la solution. D’autres mesures réalisées à pH constant et conductivité variable visant à évaluer la sélectivité du capteur ont montré que le capteur était également sensible aux variations de conductivité. Finalement, l’étude de l’évolution fréquentielle de l’impédance du capteur tend à montrer qu’une sélectivité au pH peut être favorisée par un choix judicieux de la fréquence d’utilisation.

Mots-clé  :
Diélectrophorèse, nanotubes de carbone mono paroi, capteur en milieu liquide, chemiresistor, mesure de pH.