Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université d’Oran1 - Ahmed Ben Bella
Affiliation
Département de Physique
Auteur
TARI, Nassima
Directeur de thèse
ZITOUNI Karima (Professeur)
Filière
Physique des Matériaux
Diplôme
Doctorat
Titre
Etude d’un nano-biocapteur à base de ZnO nanostructuré et à cascade quantique
Mots clés
Nano-biocapteurs, ZnO, cascade quantique, nanotubes, nano-rods, enzymes, peptides, ab-initio, k.P.
Résumé
Dans ce travail nous étudions un nano-biocapteur à base de ZnO nano-structuré et à cascade quantique. Nous utilisons le matériau semi-conducteur II-VI à grand gap Oxyde de Zinc car il présente toute une série de propriétés très importantes. Il possède des propriétés optiques très intéressantes : il présente un gap direct de 3.3 eV dans la gamme de l’Ultra-violet et il est caractérisé par une grande énergie de liaison des excitons de 100 meV. Ceci permet d’envisager la réalisation de composants optoélectroniques et photoniques très performants aussi bien pour l’émission de lumière (LED et Lasers) que pour la détection de lumière (photo-détecteurs, photo-capteurs). - ZnO présente également d’importantes propriétés électroniques. Il est caractérisé par des vitesses de saturation des porteurs très élevées et des champs électriques critiques de claquage très forts. Ceci lui confère de grandes résistances aux forts champs électriques. - ZnO est également très résistant mécaniquement et très stable (passif) chimiquement, - ZnO possède également d’importantes propriétés piézoélectriques et de polarisation, - ZnO est très disponible et il peut être préparé par des techniques de croissance très simples et peu couteuses telles que le Sol-Gel et le spray. - ZnO peut être fabriqué en massif, mais aussi en couches minces, en hétéro-structures quantifiées et en nanostructures (Quantum dots, rods, belts, rings, …). - C’est donc un matériau de choix pour les applications que nous nous proposons d’étudier en tant que nano-biocapteur. Il est d’ailleurs biocompatible et non nocif pour l’organisme. Dans ce travail nous envisageons l’étude d’un nano-biocapteur composé par une structure quantifiée porteuse réalisée à base de puits quantique de ZnO en Cascade. Cette cascade sera surmontée de nano-objets de ZnO ‘’décorés’’ avec des entités biologiques (enzymes, peptides) qui servent d’interface biologique-électronique. Nous allons d’abord étudier les propriétés du matériau massif ZnO : propriétés structurales, électroniques et optiques de ce matériau par des calculs de simulation ab-initio (DFT-LF-LAPW). Nous étudierons ensuite les propriétés des hétéro-structures quantifiées à Cascade de Puits quantiques ZnO/MgZnO en utilisant la méthode k.P. Le but est d’optimiser la meilleure structure porteuse de nano-objets nécessaires à la détection biologique. Nous étudions ensuite les nano-objets tels que les nanotubes de ZnO et les nano-rods qui doivent surmonter la structure du capteur et porter les entités biologiques d’interface. Nous procédons à une étude comparative d’optimisation de ces différents nano-capteurs biologiques. Nous terminons enfin par une étude des différentes applications industrielles (agro-alimentaire), biologiques, biotechnologiques et médicales de ces capteurs : détection, analyse, dosage, contrôle, diagnostic, thérapie, ….
Statut
Validé