Les capteurs biologiques basés sur l’électronique nanométrique ont la propriété intéressante
d’être à l’échelle des molécules étudiées. Plus spécifiquement, grâce à leurs propriétés
électroniques exceptionnelles, les transistors à effet de champ à base de graphène (TECG)
permettent des mesures électriques locales à grandes vitesses d’acquisition et sur de longues
durées, offrant un cadre idéal pour la biodétection et l’étude de la cinétique moléculaire.
Le présent mémoire traite de l’analyse, la mesure et la fonctionnalisation des TECG
dans l’optique d’en faire des biocapteurs performants. En introduction, nous décrirons les
propriétés électroniques du graphène ainsi que les principaux concepts reliés aux transistors
de graphène et à la détection biologique. Puis, nous établirons les trois objectifs qui seront
élaborés en autant de chapitres. Dans le premier chapitre, nous présenterons une revue de
littérature critique qui cible l’analyse statistique et l’assemblage de l’interface de détection
comme facteurs déterminants de la performance à l’aide d’analyses originales et d’une
description approfondie de l’état du domaine. Dans le deuxième chapitre, nous présenterons
des ajustements concrets aux sysèmes expérimentaux basés sur les recommandations émises
dans la revue. D’abord, nous améliorons la productivité de la fabrication des transistors, puis
développons une instrumentation permettant de mesurer plusieurs capteurs en parallèle.
Dans le troisième chapitre, nous prendrons avantage de ces modifications pour présenter
dans le deuxième article une méthode permettant une fonctionnalisation du graphène à
la fois contrôlée et solide. En utilisant le voltage de grille, nous initions et suspendons
la fonctionnalisation covalente du graphène aux sels de diazonium afin d’obtenir le taux
de greffage désiré, tout en observant la réaction en temps-réel. Ainsi, par nos avancées
méthodologiques et d’instrumentation, nous résolvons un enjeu critique du développement
de la chimie de surface, centrale à la performance de biodétection. / Nanoscale electronics are a promising tool for biosensing as they fit their target’s
size and allow for local, fast-paced measurements over long time scales. Because of their
exceptional electronic properties, graphene field-effect transistors (GFETs) are excellent
candidates for biosensing and studying molecular kinetics. This work discusses the analysis,
measurement, and functionalization of GFETs as optimized biosensors. In the introduction,
we describe the electronic properties of graphene and the main concepts related to GFETs
and biodetection. We also establish the three aims of the project, elaborated in three
chapters. The first chapter contains a critical literature review that uses original analyses
and a thorough state-of-the-field to target statistical analysis and the biorecognition
interface assembly as determining factors in sensing performance. In the second chapter,
we present the practical adjustments to the experimental systems based on the review’s
recommendations. First, we increase the productivity of device fabrication, then we develop
a multiplexed electrical measurement setup. In the third chapter, we take advantage of
these modifications to present in the second article a method for stable and controlled
functionalization. Using the gate voltage, we start and stop the covalent functionalization
of graphene with aryldiazonium salts to get the desired grafting level, while observing the
reaction in real-time. Thus, with our advances in methodology and instrumentation, we
solve a critical aspect of surface chemistry, central for biodetection performance
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/27086 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Béraud, Anouk |
| Contributors | Bouilly, Delphine |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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