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De nouveaux materiaux permettent la creation de detecteurs piezoelectriques adaptes aux milieux fluides

03/05/2005 14h40, par ADIT

Martin Peruzzi, doctorant a l'Institut de Physique Appliquee de l'Universite Johannes Kepler, est parvenu a mettre au point des capteurs piezoelectriques susceptibles d'etre immerges dans les liquides et les gaz. De tels composants pourraient en particulier reperer les elements pathogenes ou les marqueurs du cancer presents dans le sang.
De fait, si les materiaux piezoelectriques sont deja largement utilises dans la fabrication de capteurs, en particulier pour les analyses par ultrasons, ils ne peuvent etre plonges dans des fluides : les ondes acoustiques alors creees par une contrainte alternee attenuent en retour l'oscillation du cristal piezoelectrique, et donc le signal electrique qu'il est susceptible d'emettre. Or un capteur piezoelectrique sert justement a mesurer des contraintes, des oscillations ou des pressions, le materiau piezoelectrique ayant pour propriete de se polariser electriquement sous l'effet de telles deformations mecaniques. Probleme : en milieu fluide, le cristal, reagissant a une deformation periodique, va emettre des ondes acoustiques, qui, se propageant, amortiront la deformation initiale, celle devant justement etre mesuree.
Martin Peruzzi, lui, a produit de fines lames d'oxyde de zinc, ZnO, qui reagissent a la deformation en emettant des ondes acoustiques de cisaillement. Ces ondes, au lieu de se propager dans le milieu ambiant, liquide, courent a la surface des lames minces. Mieux, si la surface de la lame est alteree ou deformee, les ondes de cisaillement se dephasent, ce qui permet de reperer et de quantifier les deformations. Supposons alors que la surface des lames de ZnO soient couvertes de recepteurs moleculaires (tels que des anticorps), a meme de fixer des molecules donnees du liquide environnant. L'accrochage des molecules deformera la surface de la lame, generant par la meme un dephasage mesurable des ondes de cisaillement. La creation de biocapteurs voire de circuits integres et de 'Labs-on-the-chip'
piezoelectriques en devient envisageable.
Les couches minces utilisees n'ont toutefois rien d'anodin : obtenues par ablation laser (pulsed-laser deposition), elles sont composees de monocristaux desorientes, condition sine qua non de leur capacite a generer des ondes de cisaillement.
L'Institut de physique appliquee, sous la houlette de Dieter Bauerle, s'interesse effectivement aux interactions laser-matiere et au faconnage laser de materiaux : micro-usinage, ablation de surfaces, formation de structures coherentes, deposition chimique en phase vapeur assistee par laser (LCVD, Laser-induced Chemical Vapour Deposition)... L'Institut mene en parallele des recherches sur les polymeres, les couches minces et les ceramiques, ainsi que des investigations plus fondamentales sur les ablations photophysiques, l'expansion de la plume d'ablation ou les instabilites induites.
Ce travail s'effectuait quant a lui dans le cadre du projet europeen PISARRO (PIezoelectric Sensing Arrays for biomoleculaR inteRactiOns and gas-monitoring), reunissant entre autre l'Universite Johannes Kepler de Linz, l'entreprise Siemens Allemagne, l'Universite britannique de Cranfield, les entreprises Technobiochip et E+E Elektronik, ainsi que l'Institut national de recherche roumain en physique des lasers, du plasma et des radiations (NILPRP, Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei).

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