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Développement d'un biocapteur combinant la plasmonique et l'électrochimie
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Latendresse, Vincent |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | Les biocapteurs sont des outils de detection extremement puissants, utiles pour une grande variete d’applications dans plusieurs domaines tels que la recherche biomedicale, le systeme de sante, l’industrie pharmaceutique et plusieurs autres. Les techniques plasmoniques et electrochimiques possedent chacune leurs avantages et leurs inconvenients pour les applications de biodetection. Un biocapteur combinant les deux types de mesures a ete fabrique dans le cadre de ce projet. Un peigne d’electrodes interdigitees en or sert de surface pour la resonance des plasmons de surface (SPR) et pour les mesures d’impedance. Differentes mesures simultanees peuvent etre prises en temps reel dans une cellule de mesure fermee avec un systeme d’impedance a 2 electrodes et un systeme SPR. La limite de detection SPR est dans le meme ordre de grandeur que les systemes en vente sur le marche. Dans le cadre de ce projet, un laser ultrarapide (impulsions de 120 femtosecondes) a ete utilise pour le prototypage rapide du peigne d’electrodes interdigitees sur une lamelle de verre (BK7) recouverte de 50 nm d’or. Le procede de fabrication a ete optimise afin qu’il soit possible de controler la largeur des electrodes et que la qualite de surface soit ideale pour la resonance des plasmons de surface. La periode de l’echantillon utilise est de 30 μm et la distance entre les electrodes est de 6 μm. Les dimensions obtenues sont compatibles avec des techniques de microfabrication, ce qui permettrait une fabrication a faibles couts pour une entree sur le marche. Une fois les echantillons optimises, deux montages optiques bases sur la configuration Kretschmann ont ete realises dans le but de faire des mesures SPR spectrales. Le premier de ces systemes se servant de la reflexion speculaire sur l’echantillon et le deuxieme se servant du premier ordre de diffraction en reflexion de l’echantillon qui agit comme un reseau. Des limites de detections de 7.9×10-7 RIU (refractive index units) et 7.2×10-6 RIU ont etes obtenus pour ces deux systemes respectivement pour des experiences avec de l’ethanol. Un modele electrique est presente pour le peigne d’electrodes interdigitees du systeme de mesure d’impedance. La compatibilite du modele est verifiee, basee sur des changements dans la resistance de la solution. La limite de detection pour des solutions de NaCl est de 1.3×10-3 mg/100ml. La combinaison des deux systemes a permis de montrer que le systeme SPR est plus---------- Abstract Biosensors are powerful tools that are used for a wide range of applications in fields like biomedical research, healthcare, pharmaceuticals and many more. Plasmonic and electrochemical techniques have each their advantages and their weaknesses for biodetection applications. A biosensor combining both these measurement techniques was fabricated for this project. Gold interdigitated electrodes (IDEs) were used as a surface plasmon resonance (SPR) propagation surface and as electrodes for impedance measurements. Different types of measurements are enabled in real time within a closed measuring cell with a two-electrode impedance system. The limit of detection of the SPR system compares well with commercial systems. For this project, an ultrafast laser (120 femtosecond pulses) was used for fast prototyping of the interdigitated electrodes on a glass slide on which a 50 nm thin film was previously deposited. The fabrication process was optimized in order to obtain the optimal electrode width and a good surface quality for the propagation of surface plasmons. The period of the sample that was used is 30 μm and the distance between the electrodes is of 6 μm. These dimensions are compatible with standard microfabrication techniques, which would enable fabrication at a low price for a market entry. Two optical setups based on the Kretschmann configuration were realised in order to take spectral SPR measurements once the sample was fabricated. The first of these systems used the specular reflection on the sample and the second used the first order of diffraction from the interdigitated electrodes which acts as a grating. The limit of detection of those systems, measured with a change between water and ethanol solution are 7.9×10-7 RIU (refractive index units) and 7.2×10-6 RIU respectively. An equivalent circuit model is presented for the electrical impedance system. Based on changes between solutions with different salt concentrations, the model was verified. The limit of detection for a NaCl solution is 1.3×10-3 mg/100ml. The combination of these two types of measurements showed that the SPR system as a better sensitivity to variations in ethanol concentration and the impedance system to variations in salt concentrations. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://publications.polymtl.ca/1116/1/2013_VincentLatendresse.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
