Élaborer des procédés d’électronique imprimée pour les nanomatériaux

Introduction

Ricardo Izquierdo, professeur au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS) et membre du Laboratoire de communications et d’intégration de la microélectronique (LACIME), travaille à la mise en forme de nanomatériaux par diverses techniques de microfabrication dont l’électronique imprimée, à la conception de cellules solaires plus efficaces et au développement de laboratoires sur puce.

Différents procédés de fabrication d’impression pour l’électronique

Le professeur Izquierdo met au point différents types de procédés de fabrication de dispositifs micro et optoélectroniques par impression, par exemple à jet d’encre ou par jet aérosol [1]. Pour imprimer ces dispositifs, on commence par dissoudre (polymères) ou par mettre en suspension (points quantiques, nanotubes de carbone) dans un liquide qui devient le matériau à imprimer. Ensuite on imprime sur un substrat rigide ou flexible, en respectant la géométrie et l’ordre imposé par le plan de conception. Cette technique permet la fabrication directe du dispositif, contrairement à la photolithographie, qui nécessite la création d’un masque avant la fabrication.

À l’heure actuelle, l’un des plus gros marchés pour l’électronique imprimée est celui des bandelettes munies d’électrodes, utilisées pour mesurer la glycémie du sang. Ricardo Izquierdo veut développer d’autres capteurs biomédicaux en utilisant de nouveaux matériaux dont le graphène.

Des cellules solaires au spectre élargi

Une autre application qui intéresse particulièrement le professeur Izquierdo est la fabrication de cellules solaires pouvant capter une gamme plus large de longueurs d’onde du spectre solaire pour produire plus d’électricité [2], [3] et [4]. Les cellules solaires actuelles captent seulement les rayons faisant partie du spectre visible. En couplant des polymères avec des nanomatériaux comme les points quantiques, on obtient une cellule solaire pouvant aussi absorber les infrarouges, ce qui permet de produire plus d’électricité.

Un laboratoire sur puce et autres capteurs

a) Laboratoire sur puce; b) Photodétecteurs et DELO allumées c) canaux microfluidiques et chambres d’analyse

Ricardo Izquierdo s’est aussi associé à un collègue spécialiste des algues pour construire un laboratoire sur puce capable d’évaluer la santé des cours d’eau [5], [6] et [7]. Ce mini-appareil fonctionne ainsi : des microalgues sont placées dans des chambres d’analyse et exposées à l’eau à analyser au moyen de canaux microfluidiques. Des diodes électroluminescentes organiques (DELO) fournissent la lumière aux algues afin qu’elles puissent faire de la photosynthèse. Le niveau d’activité de la photosynthèse est évalué en mesurant la fluorescence émise par les algues au moyen de photodétecteurs, lesquels transforment cette mesure en signaux électriques. En parallèle, des capteurs électrochimiques faits en nanofils d’argent mesurent la concentration d’oxygène dans l’eau, un autre facteur influencé par le niveau d’activité de la photosynthèse. La combinaison des mesures de fluorescence et d’oxygène permet d’évaluer l’état physiologique des algues et par extension, le niveau de pollution à laquelle elles sont exposées.

Le professeur Izquierdo travaille aussi à développer des capteurs pour mesurer la pollution chimique dans les effluents d’industries pharmaceutiques et minières avant leur rejet à l’environnement. Le défi de ces capteurs réside dans leur spécificité, d’autres composants chimiques pouvant interférer dans la mesure. Il faut donc parfois ajouter une membrane sélective pour filtrer un composé avant d’effectuer la mesure.

Information supplémentaire

Les étudiants intéressés par les sujets de recherche du professeur Ricardo Izquierdo peuvent le contacter pour obtenir plus d’information sur les projets en cours.