Capteurs pour l’environnement et la santé

Dosimètres pour la Curie-Thérapie et pour l’irradiation de petits champs en radiothérapie.

Principal investigators: C. Fauquet, D. Tonneau
PostDoc: Debnath

Les dosimètres commerciaux utilisés en radiothérapie sont à l’heure actuelle de taille centimétrique, ce qui ne permet pas la caractérisation précise de champs de moins de 5x5 mm². Ceci a pour conséquence qu’actuellement, les cancers précoces ne sont pas traités avec cette technique. Nous avons développé, en collaboration avec l’Institut Paoli Calmettes (Marseille, France) des dosimètres (ISD) capables de relever ce défi en greffant des clusters de scintillateurs à l’extrémité d’une fibre optique, reliée à l’autre extrémité à un compteur de photons. Ces dosimètres sont extrêmement stables, fiables et faciles à calibrer, sur de larges gammes de flux incident. Du fait de leur faible encombrement stérique et de leur flexibilité (voir Figure 1), nous les avons récemment testés en Curie-thérapie (voir Figure 2). Ils démontrent une excellente sensibilité aussi bien à très faible distance (environ 200 µm) de la source qu’à grande distance (supérieure à 5 cm).

Films de nanoparticules d’oxydes métalliques (TCO) pour des applications énergétiques et environnementales.

Principal investigators: C. Fauquet, D. Tonneau

Collaboration LSMC (Laboratoire des Sciences de la Matière Condensée), Université d’Oran 1, Algérie,

Nous collaborons depuis quelques années avec le LSMC spécialisé dans spécialisé dans l’élaboration de films de nanoparticules d’oxydes métalliques pour augmenter l’efficacité des cellules photovoltaïques. L’originalité de l’approche réside dans la sobriété énergétique et la faible quantité de matériaux nécessaires à l’élaboration (procédé hydrothermal, spray pyrolysis à basse température….). De par leur taille nanométrique, ces nanoparticules possèdent un grand rapport d’aspect surface/volume et présentent de très nombreux sites actifs en surface de haute réactivité, grâce aux très grand nombre de défauts et de lacunes d’oxygène présents. Suivant le type de défaut présent dans ces matériaux, ils peuvent être utilisés pour réaliser des capteurs de différentes substances d’une grande sensibilité. Récemment, nous avons pu démontrer l’activité photocatalytique de ces matériaux pour la dégradation du bleu de méthylène, colorant largement employé dans l’industrie textile et très difficilement dégradable dans les eaux de rejet. (Figure 3). Le procédé est très prometteur puisqu’il nécessite uniquement l’énergie solaire pour fonctionner.

Ingénierie des couches lipidiques et leurs propriétés physiques

Principal investigators: A. Charrier

PhD Student: USTH, doctoral grant
Collaborations: J.-M. raimundo, IMMF et M. Petit, NM, CINaM ; Y. Wakayama, NIMS, Japan, C. Henry-De-Villeneuve, LPMC,

Les couches lipidiques souvent utilisées comme système modèle des membranes cellulaires possèdent des propriétés intrinsèques (fluidité latérale, propriétés diélectrique) qui en font un matériau d’intérêt pour les applications. Les propriétés diélectriques naturelles de ces couches proviennent à la fois de leurs longues chaînes aliphatiques qui constituent une barrière au transport électronique mais aussi de leur haute densité moléculaire. Celle-ci est obtenue par l’auto-organisation spontanée des lipides mis en milieu aqueux sous forme de vésicules du fait de leurs propriétés amphiphiles. En couplant ingénierie moléculaire des lipides, et optimisation des procédés de dépôt sur substrat nous fabriquons des couches extrêmement denses, quasi-cristallines, stables mécaniquement, et aux propriétés d’isolant électrique tout à fait remarquables pour une couche de quelques nanomètres d’épaisseur. Nous nous intéressons aux interfaces constitués de cette couche avec des substrats organiques ou inorganiques et étudions les propriétés physiques de ces interfaces (organisation structurale, propriétés électriques et mécaniques.

Capteurs de type OFET pour la détection des ions en milieux complexe

Principal investigators: A. Charrier

PhD Student: USTH, doctoral grant
Collaborations: J.-M. raimundo, IMMF et M. Petit, NM, CINaM ; Y. Wakayama, NIMS, Japan, C. Henry-De-Villeneuve, LPMC,

Les transistors organiques à effet de champ (OFET) suscitent de plus en plus d'intérêt pour leurs applications potentielles dans l'électronique souple et peu coûteuse. Alors que la majorité des études se sont concentrées sur l'optimisation de la mobilité des porteurs des semi-conducteurs organiques (OSL), le choix du diélectrique de grille (ODL) est également très important pour minimiser la densité des pièges électriques à l'interface ODL/OSL. La plupart des polymères déjà utilisés souffrent de courants de fuites importants qui sont compensés par une augmentation de l'épaisseur du matériau, généralement de plusieurs centaines de nanomètres ou même de microns. L'inconvénient d'une telle situation est la grande tension de fonctionnement nécessaire pour faire fonctionner le transistor, les tensions de travail pouvant aller de quelques volts à des dizaines de volts. Cela peut entraîner un échauffement du dispositif et à d’éventuel dommages des matériaux organiques et une perte de performances. De plus, dans le domaine plus spécifique des capteurs OFET, une tension de fonctionnement élevée est un inconvénient pour une sensibilité élevée et pour atteindre une limite de détection basse.
L'originalité du projet repose sur l'utilisation d'une monocouche de lipides comme diélectrique de grille. Avec une épaisseur de quelques nanomètres et des propriétés d’isolant électrique exceptionnel, cette couche permet d’utiliser de faibles tensions de travail tout en limitant les courants de fuite. L’optimisations des interfaces ODL/OSL permet d’atteindre des limites de détection extrêmement basses jusque dans la gamme attomolaire. Nous mettons également au point des méthodes originales permettant d'atteindre une forte sélectivité.