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In the pursuit to create more natural, chemical-free antibacterial surfaces, fracture mechanics and the ability of laser-modified surfaces to store an antimicrobial agent have been investigated through the combination of scanning electron microscopy coupled with focused ion beam, infrared spectroscopy, bactericidal tests and a colorimetric method. It was found that the irradiation of a nanosecond pulsed laser on Ti-6Al-4V and 304L stainless steel surfaces creates colored oxide layers with 100-150 nm in thickness and, by using the adequate parameters, it is possible to obtain surfaces with cracks of 1-6 μm deep that not only penetrate the film but also the substrate. Physisorption was used to immobilize nisin, an antimicrobial agent, to the walls of those cracks. Antibacterial tests show that nisin-coated oxide layers exhibit antibacterial activity against Listeria monocytogenes even after immersion in water or the application of mechanical scrubbing, and release kinetics tests demonstrated that nisin desorption is promoted by acidic pH and that nisin is effectively stored into the cracks of stainless steel. The immobilization into the cracks of the titanium oxide layer seem to reveal that there is an excellent anchor between the peptide and the crack walls, but future research is still required.

La modification des surfaces revêt un intérêt primordial dans de nombreux champs d'applications de la chimie, comme la chimie analytique et l'électronique moléculaire. Ce travail a porté sur l'étude de différentes monocouches liées de façon covalente à des surfaces conductrices (principalement le carbone) et préparées à partir de l'électroréduction de sels d'aryldiazonium. Ces monocouches organiques ont été fonctionnalisées avec des groupements terminaux électroactifs différents, et l'on s'est intéressé aux propriétés de transfert de charge (au sens large) des couches résultantes. Tout d'abord des couches portant un système redox simple à base de ferrocène ont été étudiées dans différents milieux organiques conventionnels et en milieu liquides ioniques. L'effet de l'éloignement du système redox vis-à-vis de la surface a été également analysé en variant la longueur du pont ancrant. Dans un second temps, les monocouches organiques ont été fonctionnalisées par des unités tétrathiafulvalène (TTF). Les TTF sont des molécules (donneur d'électrons) connues pour former des complexes à transfert de charge avec le tétracyanoquinodiméthane (TCNQ), accepteur d'électrons. La formation de complexes à transfert de charge entre des TTF immobilisées dans la monocouche et des dérivés TCNQ a été étudiée et modulée selon l'éloignement du TTF vis-à-vis de la surface (variation de la longueur du lien ancrant) et en fonction de la force de l'accepteur. Enfin, des monocouches avec des groupements terminaux de type fluorène ou spirobifluorène (SBF) ont été préparées. Le comportement bloquant vis-à-vis-du transfert d'électron a été étudié par microscopie électrochimique (SECM) en présence de deux médiateurs redox différents et la conductivité des couches a été évaluée par CP-AFM (microscopie à force atomique – mesure de courants locaux). Il est montré que les propriétés de transfert/transport de charges sont influencées par l'encombrement stérique associé au fluorène ou au SBF (variation de la substitution). Ces monocouches organiques stables, bien organisées apparaissent très prometteuses comme composants dans des dispositifs d'électronique moléculaire. / Surface modification is of paramount importance in many fields of chemistry like analytical chemistry and molecular electronics. This work deals with the study of different monolayers covalently bound on conducting (mainly carbon) surfaces, and produced from the electroreduction of aryldiazonium salts. By introducing electroactive components in the resulting monolayers, the different studies in this work mainly focused on charge-transfer properties (in a large sense). First, monolayers bearing simple redox-active ferrocenyl terminal groups were investigated. The electrochemical behavior of these monolayers was analyzed in different conventional organic media and in ionic liquids (RTILs) and by varying the length of the bridging unit between the surface and the ferrocene groups. Second, redox-active tetrathiafulvalene (TTF) molecules were used to functionalize the monolayers. TTF molecules are well-known donor molecules able to form charge-transfer complexes with tetracyanoquinodimethane (TCNQ) as an electron-acceptor. The formation of charge-transfer complexes between immobilized TTF and TCNQ derivatives was studied and modulated by varying the chain length of the bridging unit between the TTF donor and the surface and by varying the electron-withdrawing ability of the TCNQ acceptors. Third, monolayers with fluorene and spirobifluorene (SBF) terminal groups were prepared. The blocking behavior towards electron transfer was studied by electrochemical microscopy (SECM) with two redox mediators and the conductivity of the layers was investigated by CP-AFM (Conducting Probe-Atomic Force Microscopy). Effects due to the steric hindrance of the fluorene or SBF derivatives were evidenced. Such stable, organized and organic monolayers seem to be promising candidates for molecular electronic devices.