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Nanoresonators with Integrated circuitry for high sensitivity and high resolution mass detection

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Une électronique innovante, pour contrôler plusieurs nanocapteurs

Des nanopoutres de silicium, en porte à faux, peuvent mesurer des masses avec une très grande exactitude. Des barrettes de ces capteurs innovants ainsi que des circuits nécessaires pour les contrôler ont été mis au point.

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Une poutre en porte à faux, fixée à une seule de ses extrémités, est assez facile à imaginer. Ce qui peut étonner cependant, c'est la possibilité de miniaturiser aujourd'hui ce genre de poutre, avec une taille de quelques nanomètres. Ces systèmes miniaturisés sont sensibles à la masse, et peuvent donc servir de capteurs de masse. Le projet NANOMASS II s'est appuyé sur eux pour suivre de nombreux processus physiques ou chimiques. Face au très grand nombre d'utilisations possibles de ces capteurs innovants, les partenaires du projet ne se sont pas contentés de fabriquer un seul prototype: ils ont produit des barrettes de 4 et 8 nanopoutres, à partir de silicium polycristallin. Les nanopoutres ont été conçues d'une part sur une seule zone, avec une électrode pour les relier à l'électronique externe de lecture et de détection du signal, et d'autre part sur plusieurs zones nanométriques, avec une piste métallique pour la liaison avec le circuit de contrôle. Le circuit électronique de contrôle et de lecture intègre un processeur CMOS (pour Complimentary Metal Oxide Semiconductor). Il a été choisi pour minimiser le bruit résultant de la capacité parasite, qui résulte de la polarisation des nanopoutres sur leur zone. L'utilisation d'une configuration de transimpédance, insensible à ce bruit, permet de réduire la distance entre les nanopoutres de la barrette. L'autre résultat très intéressant et utile des ces barrettes est qu'elles permettent d'effectuer des mesures différentielles. Par exemple, en n'utilisant qu'une partie des nanopoutres de la barrette, c'est à dire en en laissant une inerte et en excitant les autres, on optimise la détection.

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