Depuis la découverte des polymères conducteurs, de nombreuses études ont été menées afin d’utiliser ces nouveaux matériaux semiconducteurs en tant que couche active de composants électroniques. Dans cette thèse nous nous intéressons à deux composants clés de l’électronique organique : Les transistors à effet de champs et les mémoires à nano-grille flottante seront réalisés à la fois sur des substrats rigides et flexibles. Pour l’optimisation de nos dispositifs, nous avons choisi de travailler sur les interfaces.Tout d’abord, des monocouches auto-assemblées SAMs ont été utilisés pour optimiser les interfaces électrode/SCO et diélectrique/SCO de l’OFET : des mobilités de 0.68 cm2V-1S-1 et des rapports on/off ˃106 ont été obtenus. Par la suite, nous avons fabriqué des dispositifs de mémoire à simple grille flottante SFG en utilisant les en nanoparticules (NP) d’or et à double grille flottante DFG en utilisant les NP d’or et des feuillets de graphène comme couches de piégeage de charges. En particulier, les DFG avec PFBT présentent en effet d'excellentes performances (une large fenêtre mémoire de 51 V et un temps de rétention stable et de plus de 108s).Ensuite, nous avons fabriqué tous les dispositifs sur des substrats souples en kapton avec des processus de fabrication simples et à basse température. Ces NFGM flexibles ont été caractérisés et leurs performances mesurées (fenêtre mémoire de 23V). Nous avons également mis en évidence un piégeage multi-niveaux dans les NP. De plus, ces composants ont montré une bonne résistance aux tests de flexibilité et de pliage et une stabilité très satisfaisante (supérieure à 500 cycles). / Organic field effect transistor (OFET) and organic based nano-floating gate memory (NFGM) devices are essentially expected to meet emerging technological demands that realizing flexible and wearable electronic devices. The objective of this thesis is to develop and optimize the pentacene OFET and NFGM based on rigid and flexible substrates. First, self-assembled monolayers (SAMs) were used to optimize the OFET, a high mobility of 0.68 cm2V-1S-1 and current on/off ratio ˃106 were obtained. Then, we fabricated single floating gate (SFG) and double floating gate (DFG) memory devices by using gold nanoparticles (Au NPs) and reduced graphene oxide (rGO) sheets as charge trapping layers. In particular, the DFG with PFBT exhibits excellent memory performances, including the large memory window of 51 V, and the stable retention property more than 108 s. Third, we fabricated all organics based OFET and NFGM on kapton flexible substrates with simple fabrication process under low temperature. The large memory window of 23 V was obtained, and the multi-level data storage performance was observed for our flexible NFGM devices. In addition, the bending stability/mechanical stability test present high current on /off ratio ˃105, retention time ˃104, as well as cycling exceed 500 cycles. Based on the experiments results of this work, we highlight the efficient ways to optimize the OFET and fabricate the high performances of flexible NFGM by simple fabrication process.

L'objectif visé dans cette étude consiste à développer une méthodologie de caractérisation des interactions ligands/récepteurs cellulaires à la surface d'un transducteur physique. Le ligand immobilisé est représenté par un cyclopentapeptide c(-RGDfK-) dont les propriétés de reconnaissance spécifique pour l'intégrine alphaV beta3 sont bien connues. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la synthèse des ligands peptidiques, la mise au point des différentes techniques d'immobilisation de ces ligands et enfin la caractérisation des interactions biomoléculaires avec des cellules exprimant l'intégrine. Le ligand peptidique est présenté de façon multivalente sur un châssis moléculaire cyclodécapeptidique de séquence c(-Pro-Gly-Lys-Lys-Lys-)2. Le greffage des différents motifs se fait via la formation d'un lien éther d'oxime ou d'un lien amide sur les chaînes latérales des lysines orientées de part et d'autre du plan moyen du cyclopeptide. Trois approches ont été mises en œuvre pour fixer les ligands -RGD- sur une surface : le couplage affin, l'insertion dans une bicouche lipidique et le couplage covalent. Les surfaces fonctionnelles résultantes ont été caractérisées par des méthodes physico-chimiques d'analyse de surface et d'interface. Des tests d'adhésion cellulaire, suivis par QCM-D et par microscopie optique, ont ensuite permis de caractériser les propriétés de reconnaissance des ligands peptidiques. La comparaison des signaux de QCM-D et des images de la surface, obtenus à différents taux de greffage du ligand a permis d'identifier une densité de greffage minimale en ligand nécessaire à l'adhésion et à l'étalement des cellules.

Des récepteurs de barbiturates greffés avec des groupements anthracène photoactifs possédant différentes fonctions d’ancrage ont été synthétisés et caractérisés, en vue de transférer leurs propriétés de reconnaissance photocontrôlable à des substrats par diverses techniques de modification, comme la formation de liaisons amide, de liaisons thioacétate, ou par réaction click. Les propriétés photophysiques et photochimiques de ces récepteurs ont été étudiées en solution, et la fluorescence, la durée de vie et le rendement quantique ont été mesurés à différentes températures. Des surfaces d’or modifiées ont été fabriquées et caractérisées par ellipsométrie, mesure d’angle de contact, AFM et PM-IRRAS. Les résultats montrent qu’il est possible de moduler les propriétés de reconnaissance moléculaire des récepteurs de manière réversible via une combinaison d’irradiation lumineuse (365 nm) et de chaleur (80 °C). / Anthracene-appended photoactive barbiturate receptors possessing various anchoring groups are synthesized and characterized in view of transferring their photocontrolled binding properties onto substrates through various surface grafting techniques, such as amide bond formation, direct thioacetate linkage, or post click reaction modification. The photophysical and photochemical properties of the synthesized receptors were investigated in solution using variable temperature fluorescence, lifetime measurement and reaction quantum yield measurements. Receptor-modified gold substrates were characterized using ellipsometry, contact angle, AFM and PM-IRRAS experiments. The results showed that it is possible to reversibly modulate the binding properties of the anthracene-appended receptors through a combination of the irradiation with light (365nm) and heat (80℃).

A l’échelle micro-nanométrique, la fiabilité et la durée de vie des microsystèmes (MEMS),généralement réalisés en silicium, sont fortement affectées par les effets de frottement, d’adhesion,d’usure... L’objectif de ce travail est d’étudier les mécanismes de frottement et d’usure sur deswafers de silicium. Le comportement micro-nanotribologique de monocouches auto-assemblées(SAMs) d’alkyltrichlorosilane, déposées sur des wafers de silicium de différentes orientationscristallographiques – i.e, Si(100), Si(111) et Si(110), a été étudié à l’aide d’un nanotribomètre. Lesparamètres modifiés au cours de l’étude sont les suivants : la longueur de la chaîne, les paramètrestribologiques (charge normale, vitesse de glissement, distance de glissement, taux d’humidité relativeet température du substrat) et les propriétés de surface du silicium (orientation cristallographique,topographie). Les résultats expérimentaux montrent que le comportement nanotribologique desmonocouches greffées sur des substrat polis est influencé par l’homogénéité du film et la fractiond’aire qu’il couvre. Ces deux paramètres étant contrôlés par le temps d’immersion et l’orientationcristallographique du substrat. La topographie du silicium a également été modifiée de manièreà créer des motifs périodiques (microstructure par DRIE). Le comportement tribologique de cessurfaces revêtues d’OTS est contrôlé par les variations des propriétés physico-chimiques dessurfaces et la fragilité de la microstructure. Pour s’affranchir des problèmes de fragilité, des motifsstructurés à l’échelle nanométrique sont réalisés par nano-impression. / At micro and nanoscale, fiability and durability of micromechanical devices (MEMS), usuallymanufactured of silicon, are strongly affected by the friction effects, adhesion, wear... The aim ofthis work is to study the mechanisms of friction and wear of silicon wafers. Micro/nanotribologicalstudy of self-assembled monolayers (SAMs) derived from n-alkyltrichlorosilanes deposited on siliconwafers displaying various crystallographic orientations – i.e, Si (100), Si (111) and Si (110) – hasbeen conducted using a nanotribometer (ball-on-disc). The parameters that have been varied are: the alkyl chain length, the tribological parameters (normal load, sliding velocity, sliding distance,relative humidity level and substrat’s temperature) and surface characteristics of the silicon substrates(crystallographic orientation, roughness). On smooth silicon substrats, experimental results show thatthe tribological behaviour of SAMs is control by the film’s homogeneity and the surface coverageof the monolayer in connection with the time immersion and the crystallographic orientation of thesubstrate. The topography of silicon was also modified by changing the microstructure by DRIE inorder to create periodic patterns. The tribological behavior of OTS SAM grafted on microstructuredsurfaces was controlled by the changes in physico-chemical properties and the fragility of thepatterns. To overcome the problems of fragility of these surfaces, patterns at the nanoscale areachieved by nanoimprint.

Depuis plusieurs années dans les laboratoires UTINAM et FEMTO-ST, des études sont réalisées sur les propriétés tribologiques des monocouches auto-assemblées (SAMs). Ces travaux ont permis la création de la start-up AFUludine SAS en septembre 2016 proposant l’utilisation d’acides phosphoniques comme lubrifiant pour l’emboutissage de tôle d’acier inoxydable. En conséquence, il a fallu développer de nouvelles méthodes permettant l’élaboration de ces films organiques. Les substrats ainsi traités ont montré, en plus de la formation d’une monocouche sur la surface, l’apparition d’agrégats d’acides phosphoniques visibles à l’œil nu.Cette thèse a pour objectif de chercher à mieux comprendre le greffage et les propriétés tribologiques de ces revêtements, ainsi que d’anticiper et de répondre à certaines problématiques industrielles. Les effets des ultrasons haute fréquence (575 kHz) sur le greffage des SAMs sont observés, en s’intéressant dans un premier temps, à un modèle (thiols/or) puis au système d’intérêt. Les US activent le greffage des thiols sur or en diminuant le temps nécessaire pour obtenir un film compact et bien organisé. Les mêmes résultats sont constatés pour les acides phosphoniques sur acier inoxydable.Une seconde partie de ce travail est consacrée à l’étude des agrégats. Leur formation est divisée en plusieurs étapes qui dépendent de la concentration en molécules actives au sein de la solution de modification. Le caractère viscoélastique des agrégats indique une dépendance à cette concentration. L’un des risques industriels du greffage de ces films réside dans la nécessité d’utiliser un solvant organique, comme l’éthanol. Le remplacement de ce solvant par de l’eau pour la modification par des acides phosphoniques de petites chaines alcanes sera donc étudié. La désorption des molécules est également investiguée. En effet, une fois l’emboutissage réalisé, les finitions de la pièce demandent un état de surface spécifique. Pour se faire, l’utilisation d’ultrasons basse fréquence, de soude ou la combinaison des deux, est mise à profit, afin de nettoyer les tôles d’acier à divers degrés : élimination des agrégats redonnant l’aspect visuel d’origine à l’acier inoxydable, désorption des espèces présentes dans le film organisé (agrégats, multicouches et espèces physisorbées) et désorption complète des molécules. / For several years, UTINAM and FEMTO-ST laboratories studied tribological properties of self-assembled monolayers (SAMs). These works enabled the creation of the start up AFULudine SAS on September 2016 offering the use of phosphonic acids as lubricants for stainless steel sheets stamping. Consequently, new methods for the elaboration of such organic films had to be developed. The treated substrates showed formation of phosphoric acid aggregates on the surface, along with the grafting of a monolayer.This thesis aims to better understand the grafting and the tribological properties of these films, as well as to anticipate and answer some industrial issues. The effects of high frequency ultrasound (575 kHz) on the grafting of the films were observed. First, a reference system (thiols/gold) was studied before getting started with the system of interest. Ultrasound activates the grafting of thiols on gold by diminishing the necessary time for obtaining a compact and organized film. Same results were observed for phosphonic acids on stainless steel.The second part of this work is dedicated to the study of aggregates. Their formation is divided into several steps depending on the concentration of active molecules within the modification solution. Viscoelastic properties of the aggregates indicate a dependence to this concentration. The use of an organic solvent, such as ethanol, is one of the industrial drawbacks. The replacement of this solvent with water for the grafting of short chains phosphonic acids is studied. Desorption of these molecules is investigated as well. Indeed, after stamping, specific surface state is required for piece finishing. In order to do so, use of low frequency ultrasound, caustic soda or use of both is carried out to clean steel sheets at several levels: removal of the aggregates giving back the original visual aspect, desorption of the species present in the organic film (aggregates, multilayers and physisorbed species) and complete removal of the molecules.

Résumé du travail L’étude des modifications de surfaces, et plus particulièrement des matériaux d’électrodes est un domaine en plein essor. Les modifications d’électrodes par voie organique ont des applications potentielles dans des domaines aussi variés que l’inhibition de la corrosion, l’électronique moléculaire, l’optoélectronique ou encore les biosenseurs. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l’électrode d’Au (111) modifiée par du 2-mercaptobenzimidazole. Dans un premier temps, l’adsorption du MBI sur électrode d’Au (111) sous contrôle du potentiel a été examinée par des mesures de capacité, de voltampérométrie cyclique, de chronocoulométrie et de spectroscopie SNIFTIR in situ. Les mesures de capacité révèlent qu’en milieu neutre, la molécule de MBI s’adsorbe en un film compact à des potentiels supérieurs à -0,3 V (vs. ECS). En deçà de cette valeur, le film se dilue progressivement lorsque le potentiel est rendu plus négatif, jusqu’à une valeur de -0,9 V où les molécules de MBI sont totalement désorbées de la surface. La morphologie des voltampérogrammes subit des variations significatives au cours du temps. Ces changements montrent que l’adsorption du MBI s’accompagne d’une levée de reconstruction de la surface, qui passe d’une structure initiale (√3 x 22) à une structure (1 x 1). Une estimation de la quantité de MBI adsorbée est obtenue par intégration des courbes de densité de courant. La courbe de densité de charge interfaciale a été extraite des mesures de chronocoulométrie. Cette courbe de densité de charge fournit des informations quant à l’évolution de l’excès superficiel en fonction du potentiel. La qualité des spectres infrarouges relevés in situ nous a permis d’effectuer des analyses qualitatives et quantitatives. Celles-ci montrent une bonne corrélation avec les résultats électrochimiques et apportent une signature moléculaire du film adsorbé et des espèces issues de sa désorption. Des calculs basés sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) ont permis une bonne interprétation des spectres infrarouges du MBI et de certains de ses dérivés. En outre, nous avons pu déterminer l’orientation des molécules à la surface, et montré que celle-ci varie peu avec le potentiel. Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur les propriétés de la monocouche auto-assemblée de MBI sur électrode d’Au (111), déterminées par voltampérométrie cyclique et spectroscopie infrarouge in situ. La monocouche est stable lorsque le potentiel est maintenu dans un domaine d’environ 800 mV. La monocouche auto-assemblée de MBI subit un processus de désorption réductive, influencé par le temps d’immersion de l’électrode dans la solution de surfactant ainsi que par le pH du milieu. Deux mécanismes de désorption réductive sont proposés, l’un valable en milieu neutre et basique, l’autre en milieu acide. Les résultats des mesures de spectroscopie infrarouge in situ apportent une preuve moléculaire de la validité des mécanismes proposés sur base des résultats électrochimiques. Un rapide examen des potentialités de cette monocouche a été réalisé à l’aide de réactions sondes. / Abstract Studies on surface modifications, and particularly of electrode material, are a growing field of interest. Organic modifications of electrode surfaces have potential applications in domains such as corrosion inhibition, molecular electronics, optoelectronics or biosensors. In the present work, we focussed on the modification of Au(111) electrodes by 2-mercaptobenzimidazole (MBI). In the first part, the adsorption, under potential control, of the MBI molecule onto the Au(111) electrode was studied by means of capacitance measurements, cyclic voltammetry, chronocoulometry and in-situ SNIFTIR spectroscopy. Capacitance measurements indicate that in neutral solution, the MBI molecule is adsorbed as a compact film at potentials higher than -0.3 V (vs. SCE). Below this value, the film becomes progressively less dense when the potential is made more negative, until a value of -0.9 V where MBI molecules are totally desorbed from the surface. The shape of the voltammograms evolves significantly with time. These changes show that a lift of the surface reconstruction occurs concomitantly to the adsorption of MBI. The initial (√3 x 22) reconstructed structure is lifted to the (1 x 1) unreconstructed one. The amount of adsorbed MBI is estimated by integration of the current density curves. The interfacial charge density curve was obtained by chronocoulometry measurements. This curve provides useful data regarding the evolution of the surface concentration with the potential. The quality of the infrared spectra obtained in situ allowed us to perform quantitative as well as qualitative analyses of the results. These analyses show a good correlation with the electrochemical results and provide molecular information on the adsorbed layer and on the species formed during the desorption process. Density Functional Theory (DFT) calculations were helpful in the interpretation of the infrared spectra of MBI and some of its derivatives. Additionally, we were able to determine the orientation of the molecules on the surface, and demonstrated that this orientation is slightly affected by the potential. In the second part of the work, we investigated the properties of the self-assembled monolayer of MBI on Au(111) electrode by cyclic voltammetry and in situ infrared spectroscopy. The monolayer is stable within an 800 mV potential range. The self-assembled monolayer undergoes a reductive desorption process, which is affected by the pH of the medium and by the immersion time of the electrode into the surfactant solution. Two mechanisms were proposed for the reductive desorption, one being valid in neutral and basic media, the other in acidic conditions. The in situ infrared spectroscopic results provide molecular evidences supporting the mechanisms proposed on an electrochemical basis. An exploratory examination of the potentialities of the monolayer is made by means of electrochemical probe reactions.

L’oxydoréduction de monocouches auto-assemblées (SAMs) de ferrocénylalcanethiolates à la surface d’or (FcRSAu) a été étudiée en temps réel par la spectroscopie de résonance de plasmons de surface couplée avec l’électrochimie (E-SPR). La sensibilité de cette technique permet de déterminer des changements d’épaisseur de couche l’ordre de quelques angström résultant d’un changement de structure de la SAM. Plusieurs études antérieures ont proposé que l’oxydation électrochimique d’une SAM de FcRSAu induit une réorientation moléculaire. L’E-SPR est utilisé pour identifier l’origine de ce changement structurel. D’abord, une calibration du réfractomètre SPR utilisé a été effectuée afin de trouver une équation de conversion du signal SPR obtenu en pixel en angle d’incidence pour que l’on puisse calculer le changement d’épaisseur de monocouche à partir du changement d’angle de résonance avec le modèle de Fresnel. Par la suite, une caractérisation approfondie des SAMs de FcCnSAu (où n = 6, 8, 12, 14) en contact avec du NaClO4 acidifié a été réalisée par électrochimie, éllipsométrie, spectroscopie infrarouge et microscopie à force atomique. Les résultats obtenus montrent que l’augmentation de la longueur des chaînes alkyles donne des SAMs de ferrocènes plus épaisses et moins désordonnées. L’analyse par l’E-SPR de ces SAMs pures montre que le changement d’épaisseur induit par l’électro-oxydation dépend linéairement du nombre de méthylènes sur la chaîne alkyle. En appliquant la déconvolution mathématique aux voltampérogrammes cycliques enregistrés pour les SAM mixtes (FcC12SAu/C11SAu) de différentes compositions, on arrive à la conclusion qu’il y a un redressement des chaînes alkyles dans les domaines des ferrocènes agrégés mais la réorientation des têtes de ferrocène dans les domaines de ferrocènes agrégés ou dispersés ne peut pas être exclue. Enfin, l’effet de l’anion électrolytique sur le changement d’épaisseur de la SAM mesuré par l’E-SPR a été étudié. L’analyse électrochimique montre que la capacité de pairage d’anions avec les ferrocéniums décroit comme suit : PF6- > ClO4- > BF4- > NO3-. Tandis que l’épaisseur de la SAM donnée par le changement d’angle de résonance suit la tendance suivante : NO3- ≥ ClO4- > PF6- ≈ BF4-. Des études plus approfondies seront nécessaire pour clarifier cette tendance observée par E-SPR. / The oxidation and reduction of self-assembled ferrocenylalkanethiolate monolayers formed on gold surfaces (FcRSAu) have been followed in real-time by electrochemical surface plasmon resonance (E-SPR) spectroscopy. Film thickness changes on the order of angstroms resulting from SAM structural changes can be detected by SPR. The electrochemically-induced reorientation of the ferrocenylalkanethiolates has been proposed by several spectroelectrochemistry studies. We have used E-SPR to elucidate the nature of the molecular reorientations. The SPR refractometer was first calibrated to find a pixel to angle equation so that Fresnel modeling could be used to calculate SAM thickness changes from the measured resonance angle changes (Δθmin). SAMs of FcCnSAu (where n = 6, 8, 12, 14) were characterized by electrochemistry, infrared spectroscopy and atomic force microscopy. The results obtained show that an increase in the alkyl chain length gives a thicker and less disordered SAM. Oxidation of the surface-bound ferrocenes to ferroceniums and pairing with ClO4- anions produces a similar change in Δθmin for these SAMs, but the variation in the SAM thickness is linearly dependent on the chain length. Mathematical deconvolution of the cyclic voltammograms of binary SAMs (FcC12SAu/C11SAu) of different compositions was used to separate the contributions of the different ferrocene domains (aggregated vs. isolated ferrocenes). We conclude that the aggregated-ferrocenes undergo a change in the orientation of the alkyl chain orientation. We cannot however exclude that the cyclopentadiene rings also reorient themselves. Anion pairing effect was studied by E-SPR. Our electrochemistry results indicate that the ability of the electrolyte anion to pair with the electrogenereted ferrocenium decreases in the following order: PF6- > ClO4- > BF4- > NO3-. On the other hand, the change in Δθmin does not follow the associated trend observed for the anion pairing capacity but rather NO3- ≥ ClO4- > PF6- ≈ BF4-. We hypothesize that the difference in the uptake water molecules by the oxidized SAM may be the reason for this observation. This hypothesis still needs to be verified.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

No description available.

La formation de biofilms bactériens pathogènes est un problème important, particulièrement dans les secteurs médicaux et agro-alimentaires. La formation contrôlée de biofilms de la bactérie probiotique Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) est sélectionnée ici comme méthode potentielle pour prévenir la contamination de surfaces par des bactéries pathogènes. Nous avons étudié le développement de biofilms de LGG ainsi que leur possible contrôle en combinant des approches physico-chimiques et de fonctionnalisation de surface. L’impact des conditions environnementales sur la cinétique de croissance des biofilms et sur leur composition biochimique a été analysé par des mesures in situ et en temps réel par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en réflexion totale atténuée (ATR-FTIR) sous conditions de flux. Ces données ont été complétées par des images de microscopie en épifluorescence permettant d’obtenir des informations sur la distribution et la forme des cellules bactériennes sur la surface à des étapes clé du développement du biofilm. Compatible avec les mesures ATR-FTIR, un cristal de séléniure de zinc a été choisi comme substrat, nu ou fonctionnalisé avec des monocouches auto-assemblées d’alcane-thiols (SAMs). Différents groupes fonctionnels ont été étudiés : méthyl (-CH3), hydroxyle (-OH) ou amine (-NH2) pour obtenir respectivement des substrats hydrophobe, hydrophile ou chargé positivement. La cinétique d’auto-assemblage des SAMs, leur organisation et l’énergie de surface ont été étudiées en combinant ATR-FTIR, spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford à hautes énergies et mesures d’angles de contact. L’analyse des spectres ATR-FTIR des biofilms de LGG enregistrés in situ et en temps réel pendant 24 heures a montré un rôle important du milieu nutritif sur la composition biochimique et le métabolisme bactériens. Les propriétés du substrat ont un impact faible sur la composition biochimique des biofilms, mais ont un rôle crucial sur leur force d’attachement à la surface. Ce travail pluridisciplinaire a fourni des informations sur l’influence de l’environnement, et particulièrement des caractéristiques du support, sur les propriétés des biofilms aux échelles moléculaire et cellulaire. La méthodologie développée dans ce travail peut notamment être utilisée dans la recherche des conditions les plus favorables à la croissance des biofilms de bactéries probiotiques. / Biofilm formation by pathogenic bacteria brings concerns, particularly in food and medical sectors, and is associated with high sanitary risks and economic losses. Biofilms of probiotic bacteria can potentially be used to prevent the surface contamination by pathogenic species. This work was focused on the investigation of the development of biofilms of probiotic Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) and the possible control of their formation by combining surface functionalisation and physico-chemical approaches. The effect of different environmental conditions on the kinetics of the biofilm growth and on its biochemical composition was analysed by in situ and real time measurements with infrared spectroscopy in attenuated total reflection mode (ATR-FTIR) under flow conditions. These data were complemented by epifluorescence images providing information on the surface distribution and the shape of the bacterial cells at specific stages of the biofilm development. Compatible with ATR-FTIR measurements, a zinc selenide (ZnSe) crystal was chosen as a substrate, bare or functionalised with self-assembled monolayers (SAMs). SAMs were formed from alkanethiols terminated by methyl (-CH3), hydroxyl (-OH) or amine (-NH2) groups to obtain hydrophobic, hydrophilic and positively charged substrates, respectively. The kinetics of self-assembly of the alkanethiols onto ZnSe, the organisation of the molecules, their areal density and the surface energy of thus obtained surfaces were studied preliminarily to the biofilm cultivation by means of ATR-FTIR spectroscopy, high energy Rutherford backscattering spectrometry, and contact angle measurements. The analysis of the ATR-FTIR spectra of LGG biofilms recorded in situ and in real time during 24 hours revealed an important role of the nutritive medium in the biosynthesis of nucleic acids, phospholipids, polysaccharides and lactic acid. Substrate properties had low impact on the biochemical composition of LGG biofilms, but had a critical role in the strength of attachment of cultivated biofilms. The findings of this multidisciplinary work provide a fundamental understanding of how the direct environment, including a support surface, influences the properties of bacterial biofilms at the molecular and cellular scales, based on which favourable conditions for the enhancement of probiotic biofilm growth and its mechanical stability can be chosen.