Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes
Présentation
Le laboratoire Interfaces Traitements Organisation et Dynamique des Systèmes – ITODYS, UMR7086 est une unité mixte de l'Université Paris Diderot et du CNRS (UMR 7086) rattaché à l'institut de chimie du CNRS et à ses sections 13 et 15 du comité national.
L’ITODYS rassemble 73 permanents (39 enseignants-chercheurs, 12 chercheurs CNRS et 22 BIATSS) et 40 doctorants et post-doctorants soit 113 personnes autour de 3 départements scientifiques, une équipe de modélisation moléculaire et des services communs.
Le laboratoire développe des activités de recherche autour de la chimie de surface, des interfaces, des nanomatériaux et nanosystèmes et de la chimie moléculaire pour les nanosciences. Le large spectre thématique explore différents aspects de la chimie-physique des molécules, nanosystèmes et nanomatériaux : Nanoélectrochimie, plasmonique moléculaire, biocapteurs électrochimiques, surfaces fonctionnalisées et nano-structurées, électronique organique, nanomatériaux et matériaux hybrides, assemblages supramoléculaires, modélisation moléculaire sont les thèmes les plus saillants.
Le laboratoire dispose d’un parc d'équipements pour la caractérisation des matériaux, des surfaces et nano-systèmes (MEB, AFM, XPS, diffractométrie X, Raman, IR, SECM, GC-MS, RMN..). Ces équipements sont complétés par une activité de nature théorique, qui bénéficie d'accès à des moyens de calcul à la fois internes et externes.
L'ITODYS est partenaire du Labex SEAM (Science and Engineering for Advanced Materials, http://www.labex-seam.fr) et plus particulièrement impliqué dans les axes : « Nano-matériaux inorganiques » (axe A2) et « Fonctionnalisation et nano-structuration des surfaces » (axe A3). Il est également associé au « laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain – LIED (http://www.lied-pieri.univ-paris-diderot.fr/) et à son réseau international PIERI (Paris Interdisciplinary Energy Research Institute) L'ITODYS développe de très nombreuses collaborations nationales et internationales. Ces actions de recherche prennent place dans le cadre de projets ANR, de GDR (nationaux ou internationaux), de projets européens, de collaborations bilatérales avec de nombreux laboratoires académiques de différentes régions du monde ou au travers de thèses en co-tutelles. De nombreux travaux sont également effectués dans le cadre de contrats avec des organismes publics ou des partenaires industriels.
Le laboratoire a une politique d’animation forte et structurée autour : des Séminaires de Chimie Autour des Nanosciences - SCAN (contacts : Vincent Noël, vincent.noel@univ-paris-diderot.fr); des journées des doctorants (contact : Carole Connan, carole.connan@univ-paris-diderot.fr); d’une journée annuelle de présentation de l’instrumentation (contact : Philippe Decorse, philippe.decorse@univ-paris-diderot.fr); d’une journée destinée aux nouveaux entrants ; de sessions consacrées à l’Hygiène, sécurité et conditions de travail (contact
Thèmes de recherche
D1 « Surfaces, Nanostructuration et Réactivité »
(19 permanents, responsable Pr. B. Piro, piro@univ-paris-diderot.fr)
Le département D1 rassemble 4 équipes : Surfaces Bioactives et Capteurs – SBC (D1-1) ; Organisation Moléculaire Nano2D – OMNa2D (D1-2) ; Surfaces-Interfaces (D1-3) et Transfert d’Electron, Réactivité et Surfaces – TERS (D1-4). Les activités de recherche de ce département concernent le développement de nouvelles méthodes pour la fonctionnalisation de surface, la maîtrise de l’organisation des structures greffées ou adsorbées sur ces surfaces et l’élaboration de systèmes mettant à profit cette fonctionnalisation et structuration, capables de fournir une réponse macroscopique à un évènement de reconnaissance moléculaire tel que l’on peut l’observer dans les capteurs et biocapteurs. Une stratégie développée pour le contrôle nanométrique de l’organisation sur les surfaces consiste à profiter de l’auto-organisation supramoléculaire et par liaisons hydrogènes d’unités pi conjuguées. Le contrôle et l’étude de la réactivité chimique des interfaces sont également une préoccupation importante du département.
D2 « Nano-objets : Chimie, Physique et Applications »
(20 permanents, responsable Dr. J. Y. Piquemal, jean-yves.piquemal@univ-paris-diderot.fr)
Le département D2 rassemble les intérêts scientifiques de 3 équipes : Nanomatériaux (D2-1) ; Plasmonique Moléculaire et Spectroscopies Exaltées de Surface PMSES (D2-2) et Métaux, Chélateurs et Protéines (D2-3). Les recherches de ces équipes convergent vers la synthèse, la caractérisation et les applications de nanoparticules métalliques ou nano-hybrides organiques / inorganiques.
Les Nano-objets étudiés au sein de ce département sont principalement des nanoparticules métalliques ou nanohybrides organiques / inorganiques dont la forme et la taille (nano-fils, nano-bâtonnets, nano-pyramides, etc….) sont finement contrôlées par les différentes voies d’élaboration maîtrisées par les équipes participantes.
Ainsi, les trois équipes possèdent des expertises complémentaires sur différents aspects des nano-objets : synthèse par voie polyol ou biologique pour l’équipe Nanomatériaux ou maitrise de l’élaboration de nanostructures métalliques par lithographie électronique pour l’équipe PMSES. Les équipes D2-1, D2-2 et D2-3 développent des études fondamentales visant à comprendre i) les processus de croissance de ces nano-objets ii) leurs propriétés optiques ou d’activités SERS en relation avec leurs formes et leurs tailles iii) leurs interactions avec les systèmes biologiques ce qui comprend les études de toxicité ou les mécanismes cinétiques d’internalisation de nanoparticules dans des cellules.
D3 « Électronique Moléculaire, Transduction & Nanoélectrochimie »
(11 permanents, responsable Pr. J. C. Lacroix, lacroix@univ-paris-diderot.fr)
Deux équipes composent ce département scientifique : Transduction Moléculaire et Supramoléculaire – TMS (D3-1) et Nanoélectrochimie (D3-2). LE champ scientifique se positionne autour des propriétés électrochimiques et électroniques d’entités fonctionnelles moléculaires et de divers nanosystèmes, de leurs assemblages ou de leur adressage en vue d’applications relevant des Nanosciences et des Nanotechnologies pour l’Information et l’énergie. Les champs d’exploration se répartissent du moléculaire au supramoléculaire et du moléculaire aux nano-systèmes voire aux (nano)dispositifs. La question des interfaces est traitée au travers des problèmes génériques d’organisation et d’adressage. L’électrochimie et les transferts d’électrons, parfois photoinduits, occupent une place centrale dans le département D3, à la fois comme moyens d’analyse et de préparation d’une part mais aussi comme socle commun des objets d’études.
Modélisation moléculaire
(5 permanents, responsable Pr. F. Maurel, maurel@univ-paris-diderot.fr)
Les activités de l’équipe couvrent la description de systèmes moléculaires simples aux systèmes complexes comme les complexes protéines – ligands ou les processus aux surfaces. Ces thématiques font appel aux méthodes basées sur des champs de force à celles de la mécanique quantique (sous conditions périodiques ou non) ou aux méthodes hybrides QM/MM ou QM/QM’ qui peuvent être statiques ou dynamiques et qui permettent la modélisation de processus dans des milieux complexes. Les études théoriques étant menées au plus près des problématiques expérimentales, la politique suivie par l’équipe privilégie des collaborations durables et actives avec les expérimentateurs, dans les équipes du laboratoire, mais également à l’extérieur de celui-ci. Les activités de l’équipe sont organisées autour de trois thèmes principaux au carrefour de nombreuses problématiques expérimentales : La modélisation des biomolécules et des complexes ligands – biomolécules ; L’étude de la structure électronique, des propriétés spectroscopiques et de la réactivité de systèmes -conjugués photo- ou électro-actifs et l’étude des processus d’auto-organisation supramoléculaire sur surface.
[hal-00821995] Copolythiophene-based water-gated organic field-effect transistors for biosensing
Date: 13 mai 2013 - 17:54
Desc: This paper reports on the sensing of proteins using water-gated organic field-effect transistors. As a proof-of-concept, streptavidin and avidin were used, with a biotinylated polymer as the active sensing material. The latter is a copolythiophene modified to graft biotin by peptidic coupling. After characterization of its structure, it was integrated as the channel material into transistors and its interactions with several proteins were investigated. Non-specific interactions were reduced when the polymer surface was pretreated with 1-octanol. In this case, human serum albumin had no effect on the transistor characteristics whereas avidin and streptavidin led to a decrease of the drain current.
[emse-00527308] A glucose biosensor based on modified-enzyme incorporated within electropolymerised poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDT) films
Date: 11 jan 2011 - 17:26
Desc: We have constructed and characterised a glucose sensor using glucose oxidase (GOD) covalently attached to carboxylic acid polyethyleneglycol (PEG), called (PEG–GOD). This modified enzyme was entrapped afterwards within poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDT) films electrogenerated on glassy carbon (GC) electrodes. The composite (PEG–GOD/PEDT) film is more porous than the film without enzyme (PEDT+PEG). Data from electrochemical quartz microbalance (ECQM) and pH-stat experiments indicate a good relative activity of the modified enzyme, ca. 12–15%. Amperometric measurements, using ferrocenemethanol as the redox mediator, confirms that the modified enzyme is catalytically active. The effect of film thickness was also investigated. The sensitivities were quite similar for modified-GOD electrodes (ca. 3 mA cm−2 M−1) and unmodified-GOD electrodes (ca. 2.7 mA cm−2 M−1) but a better stability was obtained with modified PEG–GOD electrodes.
[hal-00767143] Use of poly(3-hexylthiophene)/poly(methyl methacrylate) (P3HT/PMMA) blends to improve the performance of water-gated organic field-effect transistors
Date: 20 déc 2012 - 15:52
Desc: Poly(3-hexylthiophene)/poly(methyl methacrylate) (P3HT/PMMA) blends were used as the semiconducting layer in water-gated organic field-effect transistors (OFETs), which resulted in improving the electrical performance of the previously reported devices with pure P3HT. Topographic investigations by atomic force microscopy carried out on blends with various PMMA to P3HT ratio reveal a lateral phase separation of the two components. All transistors operate at very low voltage (below 1 V), with a threshold voltage ranging form 0.3 to 0.5 V. An optimum of the composition of the blend is found with 70% of PMMA, leading to a maximum on/off current ratio and a mobility comparable to that of pure P3HT.
[emse-00520323] Poly 3,4-ethylenedioxythiophene as an entrapment support for amperometric enzyme sensor
Date: 18 oct 2010 - 17:04
Desc: A conducting polymer of poly 3,4-ethylenedioxythiophene (PEDT) was used as a matrix for entrapment of enzymes onto a platinum electrode surface in order to construct amperometric biosensors. Glucose oxidase (GOD) was used as an example, and it was entrapped in the polymer during the electrochemical polymerization. Glucose in oxygenated solutions was tested by amperometric measurements at +650 mV (vs. SCE) in a batch system. The influence of several experimental parameters in the electropolymerization process was explored to optimize the analytical performance. The detection limit and sensitivity for this biosensor were 4×10−5 M and 15.2 mA M−1cm−2, respectively. A linear range of response was found from 0.2 to 8 mM of glucose. The response time was 2–5 s. The stability of the electropolymerized films was evaluated in operational conditions. The glucose probe, stored in buffer at 4 °C when not in use, showed a residual activity of 40% after about 1 month. Glucose in synthetic serum was determined under flow injection conditions using an amperometric flow cell.
[hal-00630224] New frequency/voltage converters for ac-electrogravimetric measurements based on fast QCM
Date: 7 oct 2011 - 17:39
Desc: A better understanding of the mechanisms located at the solid/electrolyte interface is becoming essential to the development of new applications in the electrochemical fields. The fast quartz crystal microbalance is an attractive and powerful gravimetric sensor which can be used in the dynamic regime to determine a mass/potential transfer function. The principle is equivalent to classical electrochemical impedance measurements; the only difference is the determination of mass changes given by the quartz crystal microbalance rather than current changes following sine wave modulations of the applied potential. This function appears very well adapted to characterize ionic exchanges at the electrochemical interface. Frequency/voltage converters are the key devices in translating the microbalance frequency response in terms of a continuous voltage change. The latter allows the transfer function to be obtained via a frequency response analyzer. Different converters were tested in this work in order to improve the performances of the experimental setup.
Autres contacts
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Bâtiment Lavoisier
15, rue Jean de Baïf
75013 PARIS