Fabrication de nanostructures en silicium pour le développement de surfaces superomniphobes et pour la désorption/ionisation assistée par laser de biomolécules en vue de leur analyse par spectrométrie de masse

Mes travaux de thèse concernent la fabrication de micro et de nanostructures en silicium dans le but de développer des surfaces non-mouillantes et d’outils analytiques pour des applications en biochimie et en microfluidique. Pour ce faire, nous avons utilisé d’une part la gravure chimique humide qu’est la « metal-assisted electroless etching » (approche descendante) et d’autre part la croissance de nanofils par « Chemical Vapor Deposition » via le mécanisme « Vapor-Liquid-Solid » (approche ascendante). Des surfaces structurées possédant des morphologies différentes ont été obtenues. Grâce à ces méthodes de fabrication nous avons préparé des structurations simple et double, à savoir des structurations nanométriques et micrométriques et des doubles structurations micro-nanométriques. Dans une première partie, les surfaces structurées ont permis de développer des surfaces superomniphobes, capables de repousser des liquides présentant des tensions de surface très variables. Les surfaces présentant une double structuration donnant les meilleures propriétés non-mouillantes. Dans une deuxième partie, ces surfaces nanostructurées ont été utilisées comme matrices inorganiques pour la désorption/ionisation assistée par laser permettant l’analyse en spectrométrie de masse de petites molécules sans l’utilisation de matrice organique. Nous avons étudié l’influence de la morphologie, du type de dopage et de la terminaison chimique sur l’analyse en spectrométrie de masse d’un mélange de peptide standard. Finalement, nous avons réalisé l’enrichissement d’un peptide et son analyse en spectrométrie de masse à partir d’un mélange donné, grâce à l’introduction d’un ligand spécifique.This work concerns the fabrication of micro/nanostructured silicon substrates and their application as non-wetting surfaces, and analytical tools for biomolecules’ analysis and in microfluidic devices. Two different techniques were investigated for the formation of nanostructured silicon substrates: chemical wet etching via metal-assisted electroless etching (Top-down approach) and nanowire growth by « Chemical Vapor Deposition » via Vapor-Liquid-Solid mechanism (Bottom-up approach). Different structured surface morphologies were then obtained. These were either simple structured such as: Micro or Nanoscale, or double structured such as: Micro-Nano or Nano-Nanoscale. The first part of the thesis deals with the preparation of superominiphobic surfaces capable of repelling almost any liquid. The surfaces consisting of double structured substrates gave the best non-wetting properties. Secondly, nanostructured silicon substrates were used as inorganic matrices for the detection of small molecules without using an organic matrix in laser desorption/ionization mass spectrometry. Herein, we investigated the influence of surface morphology, doping type and chemical termination on mass spectrometry analysis of a standard peptide mixture. Finally, functionalized silicon nanowires surfaces with a specific ligand were used to perform peptide enrichment and its subsequent analysis by mass spectrometry from a mixture solution