Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone en tant que nanosondes et leur fonctionnalisation par bio-nanoparticules - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2007

Mechanical properties of carbon nanotubes as nanoprobes and their functionalization by bio-nanoparticles

Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone en tant que nanosondes et leur fonctionnalisation par bio-nanoparticules

Abstract

Carbon nanotube fixation at an AFM tip apex forms one of the best approaches to improve local force probes. We present here a comparative study of carbon nanotubes obtained by chemical vapor deposition either into simple or double walls (typical diameter of about 2 at 4 nm) or in multiple walls (diameter of about 70 nm) welded onto the tip. The study of the mechanical properties of nanotubes, made in dynamic frequency modulation AFM, shows the competition between adhesion of the tube on the sample and elastic energy stored during its distortion. As a nanoprobe, carbon nanotube presents many advantages and, with a specific functionalization, can even become a probe well adapted for studying biological systems. We propose here a measurement method of the specific recognition between a peptide and a non biological material in order to consider thereafter the AFM tips functionalization. This method exploits nanoparticles functionalized with sequences of amino acids, synthesized from results of biological molecular approach. These peptide sequences will then be fixed on an AFM tip, on which is grafted a carbon nanotube or on a tip carved with a focused ion beam. The functionalization is realized by dipping, using a dynamic AFM, an oscillating tip in a solution of diluted nanoparticles. Measurements of frequency shifts and dissipation can explain how the nanoparticles interact with the tip.
La fixation d'un nanotube de carbone à l'extrémité d'une pointe AFM constitue une des approches privilégiées pour améliorer l'exploitation des sondes locales de force. Nous présentons ici une étude comparative de nanotubes de carbone obtenus par dépôt chimique de vapeur soit en simple ou double feuillets (diamètre typique de l'ordre de 2 à 4 nm) soit en multiples feuillets (diamètre de l'ordre de 70 nm) ancrés sur la pointe. L'étude en mode dynamique de modulation de fréquence des propriétés mécaniques des nanotubes permet de mettre en évidence la compétition entre l'adhésion du nanotube sur la surface et l'énergie élastique stockée au cours de sa déformation. En tant que nanosonde, le nanotube de carbone présente plusieurs avantages et, par le biais d'une fonctionnalisation spécifique, peut même devenir une sonde bien adaptée pour l'étude des systèmes biologiques. Nous proposons ici une méthode de mesure de la reconnaissance spécifique entre un peptide et un matériau non biologique afin d'envisager par la suite la fonctionnalisation des pointes AFM. Cette méthode exploite des nanoparticules fonctionnalisées avec des séquences d'acides aminés, synthétisées à partir de résultats d'approche de biologie moléculaire. Ces séquences peptidiques seront ensuite fixées sur une pointe AFM sur laquelle est ancré un nanotube de carbone ou sur une pointe usinée avec un faisceau d'ions focalisés. La fonctionnalisation se réalise ensuite par trempage, à l'aide d'un AFM dynamique, de la pointe oscillante dans une solution diluée de nanoparticules. Les mesures des déplacements de fréquence et de la dissipation peuvent nous indiquer comment les nanoparticules interagissent avec la pointe.
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Dates and versions

tel-00250046 , version 1 (08-02-2008)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00250046 , version 1

Cite

Charlotte Bernard. Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone en tant que nanosondes et leur fonctionnalisation par bio-nanoparticules. Physique [physics]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00250046⟩

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