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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes
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449documents trouvés

16320
01/04/2017

Multi-MHz micro-electro-mechanical sensors for atomic force microscopy

B.LEGRAND, J.P.SALVETAT, B.WALTER, M.FAUCHER, D.THERON, J.P.AIME

MEMS, CRPP, Pessac, IEMN Villeneuve, CBMN

Revue Scientifique : Ultramicroscopy, Vol.175, pp.46-57, Avril 2017 , N° 16320

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Abstract

Silicon ring-shaped micro-electro-mechanical resonators have been fabricated and used as probes for dynamic atomic force microscopy (AFM) experiments. They offer resotnance frequency above 10 MHz, which is notably greater than that of usual cantilevers and quartz-based AFM probes. On-chip electrical actuation and readout of the tip oscillation are obtained by means of built-in capacitive transducers. Displacement and force resolutions have been determined from noise analysis at 1.5 fm/√Hz and 0.4 pN/√Hz, respectively. Despite the high effective stiffness of the probes, the tip-surface interaction force is kept below 1 nN by using vibration amplitude significantly below 100 pm and setpoint close to the free vibration conditions. Imaging capabilities in amplitude- and frequency-modulation AFM modes have been demonstrated on block copolymer surfaces. Z-spectroscopy experiments revealed that the tip is vibrating in permanent contact with the viscoelastic material, with a pinned contact line. Results are compared to those obtained with commercial AFM cantilevers driven at large amplitudes (>10 nm).

139001
17060
09/02/2017

Banc de test des capteurs de gaz à semi-conducteurs

C.TALHI, P.MENINI, F.BLANC, B.FRANC

I2C, MICA, IDEA

Manifestation sans acte : Journée Scientifique - Présentation des travaux d'I2C ( ) 2017 du 09 février au 09 février 2017, Toulouse (France), Février 2017, 5p. , N° 17060

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139344
17023
01/02/2017

Bacteria transfer by deformation through microfiltration membrane

A.GAVEAU, C.COETSIER, C.ROQUES, P.BACCHIN, E.DAGUE, C.CAUSSERAND

LGC, ELIA

Revue Scientifique : Journal of Membrane Science, Vol.523, pp.446-455, Février 2017 , N° 17023

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01451400

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Abstract

Living particles such as bacteria are able to transfer through membrane pores that are smaller than cell size due to the specific stiffness of this type of microorganism. This phenomenon can lead to a significant loss of selectivity in the filtration process, which is a major cause of concern in the sterilizing filtration step. This study investigates the retention of three bacteria strains: Escherichia coli CIP 54124, Pseudomonas aeruginosa CIP 103467 and Staphylococcus aureus CIP 53154 by model porous membranes for various operating conditions (transmembrane pressure, feed concentration and the physicochemical composition of filtered media with antibacterial agent added at sublethal concentration). The first part of this study is dedicated to defining the size and the nanomechanical properties of the envelope of the studied bacteria by microscopic techniques (Transmission electron microscopy & Atomic-force microscopy), in order to then explore the role of these quantifiable characteristics on the cell transfer through the pores by deformation mechanisms. Our results lead to the development of a numerical model to connect the observed retention efficiency of the filtration experiment and the microscopic information about individual particles.

139060
17028
01/02/2017

Microwave monitoring of single cell monocytes subjected to electroporation

A.TAMRA, D.DUBUC, M.P.ROLS, K.GRENIER

MH2F, IPBS

Revue Scientifique : IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 7p., Février 2017 , N° 17028

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01463946

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Abstract

This paper presents the monitoring of single cells subjected to electroporation using microwave dielectric spectroscopy. The experimental results showed first a clear distinction between two cell states: viable cells and affected ones by a chemical treatment (Saponin). It also pointed out a high correlation (R 2 > 0.94) with biological standard techniques in detecting the two types of electroporation: the reversible and irreversible ones. The developed microfluidic and microwave-based sensor exposes a decrease in the capacitive and conductive contrasts of the investigated single cells treated by irreversible electroporation indicating damages at the cellular level, while cells under reversible electroporation present a similar dielectric response to that of the nontreated cells. This result corresponds to results frequently employed in biological studies. More interestingly , a study of the kinetics of the cell's damage induction over time, by electroporation, has been experimentally done, which makes microwave dielectric spectroscopy an attractive technique for cell's electroporation researches.

139097
16345
01/02/2017

Fabrication of lateral porous silicon membranes for planar microfluidics by means of ion implantation

Y.HE, T.LEICHLE

MEMS

Revue Scientifique : Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.239, pp.628-634, Février 2017 , N° 16345

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Abstract

We introduce a new fabrication method based on ion implantation to create lateral porous silicon membranes and integrate them into planar microfluidic devices. Our proposed method relies on the fact that the formation of porous silicon by anodization highly depends on the dopant type and concentration, which can be manipulated by ion implantation. In order to confine the porosification at desired locations within silicon steps bridging microchannels, we use boron and phosphorus implantation to respectively create a p++ layer buried in an n-type silicon substrate, and a protective n-type surficial layer. The use of a metal electrode patterned onto the silicon step for current injection during anodization enables pores to propagate laterally during the membrane formation. The optimal implantation doses and energies leading to the required boron and phosphorus profiles are determined by means of process simulation and further confirmed by SIMS analysis. We demonstrate that the proposed fabrication process leads to the creation of lateral porous silicon membranes with open-ended pores adequately bridging microchannels and that we are able to manipulate the pore size (∼3–30 nm) and membrane porosity (∼15–65%) by adjusting the current density during anodization. The adequate dead-end filtration capability of the fabricated membranes was tested and demonstrates the interest of the presented fabrication process for microfluidic applications.

137837
17002
26/01/2017

Spray-coated carbon nanotube carpets for creeping reduction of conducting polymer based artificial muscles

A.SIMAITE, A.DELAGARDE, B.TONDU, P.SOUERES, E.FLAHAUT, C.BERGAUD

MEMS, ELIA, GEPETTO, CIRIMAT

Revue Scientifique : Nanotechnology, Vol.28, N°2, 025502p., Janvier 2017 , N° 17002

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01413022

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Abstract

It is often observed that during cyclic actuation conducting polymer based artificial muscles are continuously creeping from the initial movement range. One of the likely reasons of such behaviour is unbalanced charging during conducting polymer oxidation and reduction. In order to improve the actuation reversibility and subsequently the long time performance of ionic actuators, we suggest to use spray-coated carbon nanotube (CNT) carpets on the surface of the conducting polymer electrodes. We show that carbon nanotubes facilitate conducting polymer redox reaction and improve its reversibility. Consequently, in the long term, charge accumulation in the polymer film is avoided leading to significantly improved long term performance during cycling actuation.

138654
16321
14/12/2016

High spatial resolution imaging of transient thermal events using materials with thermal memory

O.KRAIEVA, C.M.QUINTERO PINZON, I.SULEIMANOV, E.M.HERNANDEZ, D.LAGRANGE, L.SALMON, W.NICOLAZZI, G.MOLNAR, C.BERGAUD, A.BOUSSEKSOU

LCC, I2C, MEMS

Revue Scientifique : Small, Vol.12, N°46, pp.6325-6331, Décembre 2016 , N° 16321

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01413097

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Abstract

The accurate control of temperature is a common requirement in science and technology. In particular, although much effort has been devoted in the past decade to the development of nanoscale thermometry methods, we currently lack the tools to map transient thermal events with high spatial resolution. Here we experimentally demonstrate the working principle of a new kind of nanothermometer using materials with thermal memory as time-temperature integrators. As an application, we tackle the outstanding problem of spatially resolving a brusque erratic heating event in an operating microelectronic device. We show that a spatially and temporally confined temperature change leads to a local (reversible) modulation of the optical properties of our material. Thanks to the virtually infinite lifetime of the metastable states within the bistability region, this optical information can be retrieved later on by a simple reflectivity measurement, either in far-or near-field. This concept enabled us to acquire sub-wavelength resolution images of transient (s scale) heating events. The recent tendency of miniaturization and achievements in nanoscience and nanotechnology brought about the necessity of accurate temperature measurements on a reduced size scale [1-4]. In addition, the heat exchange in tiny volumes occurs promptly, hence the measurement needs to be done most often in a limited time window. The lack of spatio-temporal resolution and the increasingly invasive nature of common temperature sensors are the main obstacles 1

138631
16474
09/12/2016

Comparative study of soft thermal printing and lamination of dry thick photoresist films for the uniform fabrication of polymer MOEMS on small-sized samples

S.ABADA, L.SALVI, R.COURSON, E.DARAN, B.REIG, J.B.DOUCET, T.CAMPS, V.BARDINAL

MICA, TEAM

Rapport LAAS N°16474, Décembre 2016, 19p.

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138520
16515
08/12/2016

Spectroscopie diélectrique micro-onde: possible technique d'analyse de l'antobiorésistance ou du microbiote ?

K.GRENIER, D.DUBUC

MH2F

Manifestation avec acte : Bac Tou Bac - Bacteria One Health Day ( ) 2016 du 08 décembre au 08 décembre 2016, Toulouse (France), Décembre 2016, 1p. , N° 16515

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138999
16405
05/12/2016

Conception and characterization of flexible microelectrodes for implantable neuroprosthetic development

A.LECOMTE

MEMS

Doctorat : INSA de Toulouse, 5 Décembre 2016, 160p., Président: J.GRISOLIA, Rapporteurs: L.BERDONDINI, G.MALLIARAS, Examinateurs: G.OFFRANC-PIRET, Directeurs de thèse: C.BERGAUD , N° 16405

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Résumé

Les neuroprothèses sont un domaine de recherche visant à restaurer les fonctions de personnes atteintes de déficiences sensorielles ou motrices. Les implants neuraux assurent une communication bidirectionnelle entre le cerveau et les ordinateurs. Ils permettent par exemple de favoriser la communication et la mobilité des personnes présentant une déficience motrice grave, rétablir la perception sensorielle (vision, audition) et réduire des symptômes neurodégénératifs (Parkinson). Les dernières avancées technologiques et la meilleure compréhension des facteurs déclenchant les réactions inflammatoires permettent d’envisager des implants corticaux chroniques fiables. Les implants traditionnels, basés sur des matériaux rigides comme le silicium ou le tungstène, sont souvent associés à une réaction immunitaire importante, du fait de leur pauvre biocompatibilité et du stress qu'ils induisent sur les tissus environnants. En ce sens, les implants flexibles, basés sur des biomatériaux souples, sont de plus en plus étudiés. Le substrat s'adapte aux micromouvements du cerveau (respiration, pulsation cardiaque) et de se fait promouvoir un meilleur contact tout en diminuant la réaction inflammatoire. Au cours de cette thèse, nous avons conçu et fabriqué un implant flexible à base de Parylène C, polymère souple de plus haute classe de biocompatibilité atteinte par la législation américaine (USP Classe VI), sur lequel des électrodes en or sont positionnées. Divers procédés de la microélectronique, comme la photolithographie et la gravure plasma utilisés communément pour le développement de microsystèmes en métal ou semi-conducteurs, ont été adaptés à la structuration d'implants en Parylène C. Par le biais de la culture cellulaire in vitro, nous avons montré que des cellules neuronales dérivées se différenciaient correctement sur les implants, validant ainsi la biocompatibilité des dispositifs. Cependant, ces nouveaux implants ont tendance à se courber à la surface du cerveau lors de leur insertion, empêchant le bon déroulement de l'implantation. Nous proposons ici une méthode basée sur l'intégration d'un film biorésorbable à l'arrière de l'implant. Ce film rigide permet d'assurer la pénétration de l'implant dans les tissus cérébraux, avant de se dissoudre de façon inoffensive dans l'organisme. Le film est réalisé en fibroïne de soie, extrait des cocons de vers à soie. Ce matériau, plus résistant que le Kevlar, est utilisé depuis des millénaires comme fils de suture biodégradable. La mise au point de l'extraction de la fibroïne de soie et sa structuration sur l'implant à l'aide d'un moule en polymère, ainsi que l’optimisation de la méthode de dépôt permet l'obtention d'une couche de soie en forme de gouttière, ce qui facilite l’insertion tout en limitant les contraintes et pressions indésirables lors de l'insertion. Nous avons montré à travers une série de test in vitro dans des gels et in vivo sur souris, que la soie augmentait par 100 la rigidité de l'implant et pouvait se résorber à taux accordable dans l'organisme. Un aspect primordial des implants neuraux concerne leur tenue et leur fiabilité sur le long terme. Si les implants traditionnels en silicium sont matière à de nombreuses études sur le sujet, les implants en polymères souples ne se sont développés que récemment et ne bénéficient pas encore du même recul. Nous proposons une étude préliminaire in vitro dans du liquide cérébro-spinal artificiel et in vivo sur souris permettant de mettre en évidence l'augmentation de la durée de vie de nos implants. Les résultats ont montré qu'au bout de six mois, les dispositifs ne présentent pas de signe de délamination, corrosion ou gonflement, ce qui se caractérise par la stabilité des propriétés électriques des électrodes. En conclusion, les implants conçus au cours de cette thèse présentent des caractéristiques prometteuses pour le développement de neuroprothèses implantables flexibles fiables sur le long terme.

Mots-Clés / Keywords
Biomatériaux; Implantation chronique; Neuroprothèse; Polymère flexible;

138281
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