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Accueil du site > Equipes scientifiques > Nanotubes et Graphène - NTG

Electrochimie et biomatériaux

Nanoélectrodes

L’objectif à long terme de ce projet est de fabriquer un microscope à force atomique en mode électrochimique, capable par exemple de mesurer des réactions électrochimiques à l’intérieur de cellules vivantes, en utilisant un nanotube de carbone individuel comme pointe AFM et collecteur de courant (projet couplé avec le PIA VibbNano pour le développement de l’AFM à partir de résonateurs mécaniques). La première étape a consisté à fabriquer des électrodes à partir d’un fil d’or affiné au bout duquel est connecté électriquement un nanotube de carbone. Les nanotubes de carbone sont synthétisés sur des fils métalliques au CBMN Bordeaux, dans l’équipe de JP Aimé. Nous avons finement caractérisé la réponse électrochimique de ces électrodes prometteuses pour des utilisations en bio-électrochimie.

Micro-électrodes pour actionneurs et biopiles

Les travaux sur les fibres de NTC nous ont conduits à explorer l’utilisation de ces fibres comme microélectrodes. Nous avons engagé des collaborations avec des électrochimistes hors CRPP (équipe A. Kuhn, ISM Bordeaux) et au CRPP (équipe N. Mano). Les biologistes de l’équipe ont initié des travaux sur la réalisation de biopiles bactériennes. Dans ces travaux, nous cherchons à réaliser des électrodes poreuses à partir de fibres de NTC. Nous avons montré dans plusieurs exemples de biocapteurs la supériorité des fibres de NTC par rapport à des microélectrodes traditionnelles. Un des exemples les plus marquants est la réalisation de microélectrodes pour les biopiles enzymatiques à très forte puissance. La forte activité de ces piles résulte d’une meilleure connexion entre les enzymes et les NTC par comparaison avec une surface nue de carbone (voir équipe N. Mano). Des progrès significatifs sont aussi en cours d’obtention avec des structures tissées de fibres poreuses. La porosité à grande échelle du tissage permet la colonisation par des bactéries. La nanostructure des fibres améliorent les transferts électroniques avec les bactéries. Ces électrodes présentent des densités de courant un ordre de grandeur supérieur à celui d’électrodes faites à partir de mats de fibres de carbone, matériau aujourd’hui de référence.

Figure 4 : Film transparent conducteur et structure par microscopie électronique. Les films ont la même quantité de NTC et la même transmittance. Mais la connectivité des NTC est modulée par des agents déplétants (0.2, 2, et 8wt%) dans l’encre déposée. Le matériau à 2% est entre 5 et 10 fois plus conducteur que les 2 autres.

Figure 5 : Mat poreux en fibres de NTC ; B : colonisation des fibres et des pores par un biofilm bactérien ; C : les bactéries produisent une matrice extracellulaire et des filaments pour se connecter entres elles (flèches)