Plateforme à Ondes de Love (Guided SH-SAW) à Couche Sensible Mésoporeuse pour la Détection de Composés Chimiques à l'Etat de Vapeurs

Laurianne Blanc (1) , Grégory Tortissier (1) , Angelique Tetelin (1) , Jean-Luc Lachaud (1) , Cédric Boissière (2) , Corinne Dejous (1) , Dominique Rebière (1)

1 IMS - Laboratoire de l'intégration, du matériau au système
2 LCMCP (site Paris VI) - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site Paris VI)

La plateforme présentée est dédiée à la détection de vapeurs telles que l'humidité, l'éthanol et le toluène. Le principe de transduction repose sur la mesure des variations de la vitesse de propagation d'une onde de Love (onde de surface transverse horizontale guidée, « guided SH-SAW »), lorsque l'espèce cible est sorbée par la couche sensible déposée sur la couche guidante [1]. Différents paramètres du matériau sont modifiés par la sorption, notamment sa masse, sa viscoélasticité et sa permittivité [1]. D'excellentes performances de détection ont été obtenues grâce à une couche sensible constituée d'oxyde mésoporeux. Ces matériaux font l'objet d'un intérêt croissant en raison d'importantes surfaces spécifiques, supérieures à 100m2.cm-3, offrant un grand nombre de sites propices au piégeage de particules [2]. Ils présentent aussi de larges possibilités de structuration (en termes de porosité et de taille de pores) et de fonctionnalisation [2]. Des ondes de Love (à 117MHz) sont générées par des transducteurs interdigités reposant sur un substrat piézoélectrique de Quartz. L'épaisseur de la couche guidante de SiO2 (réalisée par LPCVD) a été choisie de façon à maximiser la sensibilité du dispositif à l'effet de masse. Munis d'une couche sensible de SiO2 mésoporeux, d'épaisseur comprise entre 100 et 140 nm, préparée avec le procédé Sol-Gel [2], les sensibilités obtenues sont proches de 8Hz.ppm-1 pour 1000ppm d'éthanol ou de toluène appliqués ; et de 400Hz/%HR d'humidité relative appliquée. Les sensibilités et les différences de cinétiques s'expliquent en termes d'encombrement stérique et d'affinité chimique. Ainsi nos dispositifs permettent d'appréhender les mécanismes d'interaction adsorbant-adsorbé, ce qui nous ouvre des perspectives dans le domaine de la caractérisation des matériaux nanostructurés. [1] C. Zimmermann et al., Sens. Actuators B76(2001), 86-94. [2] C. Sanchez et al., Chem. Mater. 20(2008), 682-737.

Mots clés: Mésoporeux; Ondes de Love; Guided SH-SAW; Détection de vapeurs

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Laurianne Blanc, Grégory Tortissier, Angelique Tetelin, Jean-Luc Lachaud, Cédric Boissière, et al.. Plateforme à Ondes de Love (Guided SH-SAW) à Couche Sensible Mésoporeuse pour la Détection de Composés Chimiques à l'Etat de Vapeurs. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00546829⟩