Avec le "Picolyzer", le centre de compétence Nanochem détecte les ions métalliques à des concentrations inimaginablement faibles

Avec le "Picolyzer", le Centre de compétence Nanochem détecte les ions métalliques à des concentrations inimaginablement faibles

Cela ressemble un peu à la recherche de la fameuse aiguille dans une botte de foin : dans le domaine de la haute technologie, il est d'une importance capitale de détecter toute contamination, même minime, par des ions métalliques dans des médias liquides.

À l'Université de Regensburg (HS.R), des recherches et des travaux y sont activement menés : sous la direction du Prof. Dr. Alfred Lechner, le centre de compétences « Nanochem » voit des étudiants et des ingénieurs diplômés en train de développer un appareil d'analyse compact, entièrement automatisé. Le « Picolyzer » devrait bientôt aider à déterminer les plus faibles contaminations via une méthode de mesure en ligne, afin d'éviter des arrêts de production, par exemple en raison d'une mauvaise qualité de l'eau.

Les racines de « Nanochem » remontent au cursus de microsystèmes, qui a été proposé pour la première fois en Allemagne en octobre 1990 à la HS.R. Au fil des années, une coopération forte s'est développée entre la HS.R et l'industrie concernée dans le domaine des analyses chimiques et de la technologie des procédés. Afin de rendre les projets plus efficaces en collaboration avec l'industrie, en automne 2007, les professeurs Dr. Lechner, Dr. Rieger et Dr. Wild ont fondé le « Centre de compétences Nanochem » à la HS.R. La salle blanche de l'université offre toutes les techniques chimiques humides pour l'etching et le nettoyage, utilisées en micro- et nanotechnologie. Le centre de compétences Nanochem dispose également de tous les autres procédés tels que la photolithographie, les procédés assistés par plasma (sputtering, dépôt de couches et gravure sèche) et la fabrication de couches par vaporisation et oxydation humide. Pour les analyses, des méthodes spectroscopiques et chromatographiques sont également utilisées dans les médias et sur les surfaces, jusqu'au domaine du nanomètre, qui sont importantes, par exemple, pour l'environnement, la médecine, la biotechnologie et la technologie des semi-conducteurs. De plus, Nanochem propose des formations théoriques et pratiques en salle blanche.

Avec le Picolyzer, le centre de compétences souhaite contribuer à contrôler la qualité des médias liquides dans l'industrie de manière économique et continue dans le bain de procédé, évitant ainsi des analyses ponctuelles coûteuses avec des appareils onéreux. L'appareil peut détecter par spectroscopie, à l'aide d'une cuvette spiralée en silicium d'une longueur de quelques mètres et d'un très petit diamètre de canal, des ions métalliques en concentrations très faibles. Pour cela, de l'eau ou d'autres médias liquides, comme des acides ou des bases, sont simultanément injectés dans la longue cuvette avec de la lumière. La lumière est guidée par réflexion totale sur cette longue distance. La réflexion totale peut être comparée au rebond d'une balle contre un mur. Tout comme la balle, la lumière peut être dirigée par réflexion (rebond) continue sur la paroi du canal à travers une structure courbée. Grâce à cet effet, la lumière reste dans le canal et sort à la fin avec une efficacité proche de 100 %. Pendant son passage, la lumière est atténuée par les ions métalliques présents dans le médium. Cette atténuation peut être quantifiée par des méthodes analytiques. Des concentrations jusqu'au niveau du ppb peuvent ainsi être déterminées. En termes simples, cela reviendrait à pouvoir repérer un Bavarois en Chine.

Outre le marché principal de l'industrie des semi-conducteurs, un large éventail d'autres applications existe, allant de la protection de l'environnement à l'analyse par fluorescence en biotechnologie et en médecine. Le projet Picolyzer se concentre sur le développement de composants microfluidiques appropriés tels que des pompes, des structures de mélange, des microcuvettes et leur intégration dans un système complet. La complexité du projet nécessite une collaboration étroite avec des instituts de recherche spécialisés, tels que l'Institut Fraunhofer (IZM) à Munich et le centre de compétences en capteurs à la HS.R, sous la direction du Prof. Dr. Hummel.

Prise d'une cuvette avec un microscope électronique à balayage (MEB). Image : Centre de compétences Nanochem