Scientific direction Development of key enabling technologies
Transfer of knowledge to industry

Programme de stages

Sciences du vivant >> Biotechnologie
1 proposition(s).

Design et intégration de transistors à nanofil de silicium pour les applications de détection chimique et biologique à forte sensibilité

DCOS/SCME/LICL

Sciences du vivant - Biotechnologie

Grenoble

Région Rhône-Alpes (38)

6 mois

Ingénieur/Master

3356833

Les candidatures doivent être adressées par email et sous forme d'un CV et d'une lettre de motivation détaillant les compétences à :
CEA Grenoble

17 rue des martyrs
38054 Grenoble
e-mail : sylvain.barraud@cea.fr

L'essor des nanotechnologies permet d'ouvrir de nouvelles perspectives pour la réalisation de capteurs miniatures, très sensibles et sélectifs pour la détection de PH (chimique) ou de biomolécules. Les recherches menées autours de ces capteurs innovants présentent aujourd'hui de nombreuses applications : diagnostiquer des maladies de manière non invasive, le séquençage ADN, ou encore la détection de toxines d'agent biologiques. Si la détection d'une reconnaissance entre deux biomolécules peut être basée sur une transduction optique ou mécanique, les progrès de la nanoélectronique en ce qui concerne la miniaturisation et l'intégration des dispositifs orientent depuis plusieurs années les recherches vers une détection électrique. Aujourd'hui, l'utilisation des capteurs à effet de champ (FETs) suscite l'intérêt croissant de la communauté scientifique pour la détection de biomolécules ou le changement de PH d'un électrolyte. En effet, des études récentes, menées sur l'utilisation de nanofils de silicium fonctionnalisés ont permis de mettre en évidence une excellente capacité à détecter immédiatement, et de façon sélective des espèces chimiques et biologiques. Les nanofils de silicium présentent l'avantage d'offrir un rapport surface/volume élevé, les rendant particulièrement sensibles aux effets de charges en surface, ce qui leur confère une grande sensibilité. Si de nombreux travaux de recherche sont aujourd'hui menés dans ce domaine, de nombreux défis restent encore à relever pour améliorer leur sensibilité, leur sélectivité et leur interfaçage avec une électronique permettant un meilleur traitement du signal.L'objectif principal du stage sera de proposer un dispositif sensible, rapide et compact permettant l'identification d'une espèce chimique ou biologique. Les critères de sensibilité et d'intégration seront donc les points à privilégier. Dans un premier temps, l'étudiant(e) devra appréhender le contexte des biocapteurs et comprendre les limites des technologies actuelles. Il(elle) devra alors justifier l'intérêt des capteurs à effet de champs et l'utilisation des nanofils de silicium. Après une étude bibliographique des performances obtenues par les capteurs à effet de champs et un état de l'art des techniques de fabrication des nanofils, l'étudiant(e) devra étudier puis proposer un design du composant permettant d'optimiser sa sensibilité (taille du nanofil, concentration electrolyte, effet des interfaces liquide/solide). Ce travail aboutira à une comparaison de ce nouveau composant avec d'autres dispositifs à l'étude (à base de graphène par exemple). Cette solution devra permettre d'augmenter sensiblement le rapport signal sur bruit afin de permettre la détection de faibles variations générées par la solution contenant les espèces organiques. Des solutions devront donc être proposées pour s'affranchir en partie du niveau de bruit généré lors du fonctionnement du composant électronique.Enfin l'étudiant(e) devra proposer une intégration permettant d'établir une chaine d'instrumentation complète (transduction, conditionnement, traitement du signal) pour la conception d'un capteur chimique/biologique à base de nanofil de silicium pouvant être caractérisé en milieu liquide.Ce stage se déroulera dans le cadre d'une collaboration étroite entre différents laboratoires du CEA afin d'offrir une large expertise dans le domaine de l'intégration technologique des nanofils de silicium, du packaging, de la micro-fluidique, et de la biologie.

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