Sur une surface superhydrophobe, les gouttes d'eau rebondissent ou roulent grâce au piégeage de poches d'air entre les microstructures (état « Fakir »). Cependant, cette même surface est inefficace vis à vis d'une goutte d'alcool qui s'imprègne dans les aspérités. Afin d'étendre l'effet superhydrophobe à une large gamme de liquides, il est nécessaire de fabriquer des microstructures présentant une géométrie dite « ré-entrante ». Ces surfaces sont alors dites superomniphobes. Dans un premier temps, nous présentons deux procédés de fabrication permettant d'obtenir de telles surfaces à base de polymère, ou à base de polymère et de nitrure de silicium. Dans un second temps, nous étudions les propriétés d'adhésion (hystérésis d’angle de contact) de ces surfaces en fonction des paramètres géométriques des microstructures. Les résultats mettent en évidence un effet de saturation non décrit par les modèles théoriques existants. Afin de contribuer à la compréhension des mécanismes physiques responsables de ce phénomène, nous présentons une expérience permettant d'imager la déformation de l'interface liquide sur ces surfaces. Les mesures montrent la formation de micro ponts liquides durant le démouillage. Nous montrons que l'analyse des modes d'instabilité de ces ponts liquides permet de justifier qualitativement la saturation observée. Ces expériences mettent également en évidence le dépôt de nano-volumes de liquide sur les structures suite au démouillage de la surface. L'hétérogénéité de ces dépôts est corrélée à la dynamique de la ligne triple. Ce phénomène présente des perspectives intéressantes pour le dépôt contrôlé et passif de colloïdes ou biomatériaux. / On a superhydrophobic surface, water drops rebound and roll off due to trapping of air pockets between micro or nano structures (“Fakir” state). However, the same surface is inefficient toward alcohol drops which spread in the asperities.In order to extend the superhydrophobic effect to a wide range of liquids, it is necessary to design microstuctures with a “re-entrant” geometry. These surfaces are then called superomniphobic. In a first time, we present two microfabrication processes enabling to obtain such surfaces in polymer, or in polymer and silicon nitride. In a second time, we study the adhesion properties (contact angle hysteresis) as a function of microstructures geometrical parameters. The results point out a saturation effect which is not described by actual models. In order to better understand the underlying physical mechanisms responsible for this phenomenon, we present an experiment enabling to visualize the liquid interface deformation on these surfaces. Measurements show that dewetting occurs through the formation of micro capillary bridges. By analyzing the instability modes of these liquid bridges, we show that it is possible to qualitatively demonstrate the observed saturation effect. The experiments also point out the presence of nano-scale liquid volumes on the micro-structures resulting from de-wetting of the surface. The heterogeneities of these deposits is correlated to the triple line dynamic. The phenomenon presents interesting perspectives for the controlled and passive deposition of colloids or bio-materials.

Mes travaux de thèse concernent la fabrication de micro et de nanostructures en silicium dans le but de développer des surfaces non-mouillantes et d’outils analytiques pour des applications en biochimie et en microfluidique. Pour ce faire, nous avons utilisé d’une part la gravure chimique humide qu’est la « metal-assisted electroless etching » (approche descendante) et d’autre part la croissance de nanofils par « Chemical Vapor Deposition » via le mécanisme « Vapor-Liquid-Solid » (approche ascendante). Des surfaces structurées possédant des morphologies différentes ont été obtenues. Grâce à ces méthodes de fabrication nous avons préparé des structurations simple et double, à savoir des structurations nanométriques et micrométriques et des doubles structurations micro-nanométriques. Dans une première partie, les surfaces structurées ont permis de développer des surfaces superomniphobes, capables de repousser des liquides présentant des tensions de surface très variables. Les surfaces présentant une double structuration donnant les meilleures propriétés non-mouillantes. Dans une deuxième partie, ces surfaces nanostructurées ont été utilisées comme matrices inorganiques pour la désorption/ionisation assistée par laser permettant l’analyse en spectrométrie de masse de petites molécules sans l’utilisation de matrice organique. Nous avons étudié l’influence de la morphologie, du type de dopage et de la terminaison chimique sur l’analyse en spectrométrie de masse d’un mélange de peptide standard. Finalement, nous avons réalisé l’enrichissement d’un peptide et son analyse en spectrométrie de masse à partir d’un mélange donné, grâce à l’introduction d’un ligand spécifique. / This work concerns the fabrication of micro/nanostructured silicon substrates and their application as non-wetting surfaces, and analytical tools for biomolecules’ analysis and in microfluidic devices. Two different techniques were investigated for the formation of nanostructured silicon substrates: chemical wet etching via metal-assisted electroless etching (Top-down approach) and nanowire growth by « Chemical Vapor Deposition » via Vapor-Liquid-Solid mechanism (Bottom-up approach). Different structured surface morphologies were then obtained. These were either simple structured such as: Micro or Nanoscale, or double structured such as: Micro-Nano or Nano-Nanoscale. The first part of the thesis deals with the preparation of superominiphobic surfaces capable of repelling almost any liquid. The surfaces consisting of double structured substrates gave the best non-wetting properties. Secondly, nanostructured silicon substrates were used as inorganic matrices for the detection of small molecules without using an organic matrix in laser desorption/ionization mass spectrometry. Herein, we investigated the influence of surface morphology, doping type and chemical termination on mass spectrometry analysis of a standard peptide mixture. Finally, functionalized silicon nanowires surfaces with a specific ligand were used to perform peptide enrichment and its subsequent analysis by mass spectrometry from a mixture solution.