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nombre d'offres : 95

Développement de circuits microfluidiques pour différentes applications : capteur optique de viabilité bactérienne et biocapteurs basés sur la détection électrique

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Date de début : 25/04/2022

Offre n° IMEPLAHC-PHOTO-18-01-2022

SUJET STAGE M1 :
Développement de circuits microfluidiques pour différentes applications :
capteur optique de viabilité bactérienne et biocapteurs basés sur la détection électrique

 

 

Le domaine de la microfluidique sert pour de nombreuses applications mettant en jeu l’écoulement de fluide d’intérêt divers dans des canaux microfluidiques. Cela concerne la santé avec par exemple l’injection de médicaments par voie liquide, le diagnostic moléculaire in vitro mis en jeu dans les biocapteurs. L’environnement est également concerné avec le contrôle de la qualité des eaux. Le besoin se fait aussi de plus en plus ressentir dans l’agro-alimentaire où la détection de toxines ou bactéries dans des préparations liquides est crucial.
Plus particulièrement dans les biocapteurs, des canaux microfluidiques réalisés par exemple dans du PDMS permettent de faire cheminer des solutions liquides de très faibles volumes d’analyte à détecter vers les parties sensibles du biocapteur. Cela peut être suivi par une séquence de rinçage permettant de faire intervenir un autre analyte. Ainsi des évènements de reconnaissance successifs peuvent être obtenus en temps réel. Cette voie constitue une alternative bien plus prometteuse que la mesure en statique, plus communément utilisée, et où l’analyte à analyser est simplement mis en contact avec la partie sensible du biocapteur. Cela s’explique par le fait que la microfluidique constitue un vrai challenge technologique en termes de réalisation reproductible des différentes étapes de moulage du PDMS, d’adhérence du PDMS sur le biocapteur, sans compter la partie relative à la maitrise de l’écoulement des fluides dans des canaux dont les différents rapports de forme peuvent influer sur le résultat final.

Le laboratoire IMEP-LaHC collabore depuis trois années avec des spécialistes de biochimie pour développer un capteur intégré multiphysique de détection de pollutions dans des eaux de rivière ou des réseaux de collectivités. L’objectif est d’utiliser des bactéries comme indicateurs de ces pollutions. Les propriétés de permittivité et de conduction diffèrent entre les bactéries mortes ou vivantes. L’idée consiste donc à mesurer par impédancemétrie et interférométrie optique la viabilité d’une population bactérienne mise en contact de polluants. L’utilisation de canaux microfluidique en PDMS est une solution très intéressante pour ce genre de capteur car le PDMS est poreux à l’oxygène ce qui permet d’assurer une oxygénation correcte des bactéries.
Le capteur co-intègre des fonctions électrique et photonique sur un substrat de verre et de ce fait, l’adhérence de canaux microfluidiques sur ce type de substrat sera également étudié lors du stage. Le design du capteur est également conçu de sorte à être durable et facilement nettoyable.
Un objectif clé de ce stage sera donc également d’étudier des méthodes de nettoyage efficace des canaux microfluidiques. Sur ce point, des échanges avec les partenaires biochimistes permettront de tester des méthodes de nettoyage et de stérilisation compatibles avec les procédés employés en microbiologie.

Concernant l’application biocapteur, un dispositif d’arrivée de fluides différents, en provenance de l’entreprise Elverflow vers un dispositif microfluidique en PDMS est en cours de montage pour des biocpateurs de type NWFET (NanoWire Field Effect Transistors) en vue de la détection électrique d’espèces chargées (solution pH, solution d’ADN divers) (cf Figure).

L’objectif sera de finaliser le montage, d’effectuer les calibration et les premières mesures avec les doctorants. Celles devraient démontrer l’apport de la microfluidique sur les NWFETs et permettront d’optimiser les caractéristiques puis les performances de ces dispositifs fonctionnant en voie liquide en termes de sensibilité, limite de détection, réversibilité, sélectivité, stabilité et temps d’acquisition. Cela permettra de mettre en avant les difficultés rencontrées et de les résoudre en modifiant, par exemple, la géométrie de certains éléments de la cellule microfluidique.

 

 

Le stage se déroulera dans le cadre de la création de l’axe transverse Capteurs de l’IMEP-LaHC avec la mise en place d’une plate-forme dédiée à la microfluidique.

Durée du stage : 3 mois (salaire d’environ 550 Euros/mois)
Contacts :
Elise Ghibaudo (IMEP-LaHC – Grenoble)
Edwige Bano (IMEP–LaHC – Grenoble)
Valérie Stambouli (LMGP – Grenoble)

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-PHOTO-18-01-2022
  • Contact : edwige.bano@phelma.grenoble-inp.fr

(pourvue) Utilisation du bruit à basse fréquence des composants Semi-conducteur-Sur-Isolateur comme outil de detection bio-chimique

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Date de début : 01/02/2022

Offre n° IMEPLAHC-CMNE-08-12-2021

Utilisation du bruit à basse fréquence des composants Semi-conducteur-Sur-Isolateur comme outil de detection bio-chimique

 

 

 

Supervisor/contact:
Christoforos Theodorou, CNRS researcher at IMEP-LAHC christoforos.theodorou@grenoble-inp.fr / 04 56 52 95 49

Scientific context:
In the wide family of bio-chemical sensors, the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a place of honor thanks to their multiple advantages, e.g. in terms of miniaturization, sensitivity, co- integration with reading circuitry etc.¹. The working principle, known as Charge-Based Sensing (CBS) of such a device is based on the shift of the threshold voltage of a transistor, due to the intentional addition of charges-to-be-detected in the proximity of its channel.
The resulting conductivity/current modulation is then measured in (quasi)-static conditions, in which externally applied voltages are slow enough and the device is assumed at equilibrium at every measurement point. Therefore the transistor’s electrical noise can be a limiting factor for the sensor’s performance.
However, it has been demonstrated that the surface-related noise of the device can itself be used as a sensing tool². This principle, known as Fluctuation-Enhanced Sensing (FES), is based on the effects of dynamic interaction between surface traps and electrons of deposited molecules, leading
to a unique characteristic noise spectrum for each sensing target³. This approach thus promises increased sensitivity and selectivity compared to the CBS methods.

Internship objectives :
The objectives of the internship are to:

  1. Prove the feasibility of the FES method for different types of devices (Bottom Gate SOI FETs,Graphene FETs etc.)
  2. Interpret the measured results
  3. Benchmark the FES method against CBS in terms of sensitivity, selectivity, cost etc.
  4. Perform preliminary tests for pH sensing as an application

During the internship, validation of the proposed methods will be initially performed thanks to simple “model” charges such as carboxylate-functionalized polystyrene latex beads deposited on the Si (or Graphene) film surface. The interest in starting with such particles resides in the simplicity of the deposition from colloidal solutions, without any need of surface functionalization. The amount of charges can also be simply tuned by derail dilutions of the beads or mixtures of charges and uncharged beads.

Requested competences :
The internship is covering a wide panel of know-hows, from the semiconductor device physics to electrical and noise characterization. The candidate must have a very good background in physics and characterization of semiconductor devices. Knowledge of concepts in bio-chemical sensing will be a plus. The candidate is expected to enjoy experimental work and development of adapted protocols.
Scientific curiosity and motivation are mandatory qualities in order to take full advantage of the scientific environment and gain expertise for his/her future career. A continuation (not mandatory) for a PhD thesis around this topic is envisioned.
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¹ Bergveld, P. Sensors and Actuators B: Chemical 2003, 88, (1), 1-20; Moser, N.; Lande, T. S.; Toumazou, C.; Georgiou, P. IEEE Sensors Journal 2016, 16, (17), 6496-6514.
²Kish, L. B.; Chang, H. C.; King, M. D.; Kwan, C.; Jensen, J. O.; Schmera, G.; Smulko, J.; Gingl, Z.; Granqvist, C. G. IEEE Transactions on Nanotechnology 2011, 10, (6), 1238-1242;
³ Rumyantsev, S.; Liu, G.; Potyrailo, R. A.; Balandin, A. A.; Shur, M. S. IEEE Sensors Journal 2013, 13, (8), 2818-2822.

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-CMNE-08-12-2021
  • Contact : christoforos.theodorou@grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.

(pourvue) Système de mesure pour la caractérisation d’antennes en ondes millimétriques

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Date de début : 01/02/2022

Offre n° IMEPLAHC-DHREAMS-19-11-2021

Stage de MASTER 1 / 2022
Système de mesure pour la caractérisation d’antennes en ondes millimétriques
Laboratory: IMEP-LaHC – MINATEC – Grenoble

 

 

Supervisors / contacts:
Pascal XAVIER (scientific supervisor) pascal.xavier@univ-grenoble-alpes.fr Phone: 04 56 52 95 69
Nicolas CORRAO (technical support) nicolas.corrao@grenoble-inp.fr Phone: 04 56 52 94 69

Context and objectives:
The constant development of communication standards (LAN, 5G, 6G…) and the emergence of new applications based on wireless propagation (Internet of Things, RFID chips, automotive radar systems, radar imaging radar sensors …) bring new technical requirements. Designing innovative antenna devices in the RF and millimeter-wave (mmW) spectrum is one of the main fields of interest for researchers at IMEP-LaHC Lab. Consequently, there is a strong need of
measurement setups to test and evaluate antenna parameters. Such characterizations are challenging because they require specific environmental conditions (quiet zone, free of EM perturbations or reflections) associated with a dedicated acquisition system.

This kind of installation is already available on HYPER platform at IMEP-LaHC. An indoor antenna test range is installed in a fully anechoic chamber to eliminate all reflections from the walls. This setup provides a powerful and accurate far-field measurement solution, typically used up to 40GHz. Therefore, a RF analyzer coupled with a 3-axis positioning system is used to perform the 3D radiation pattern measurement of the antenna under test. However, as the frequency increases, new strengths have to be considered. For example, at millimeter-wave frequencies (typically above 50GHz), antenna size becomes smaller and antenna gain decreases. Thus, the device is more sensitive to its close environment (connectors, mechanical parts…) which can strongly impacts its radiation. Moreover, the large attenuation at these frequencies must be taken into account when designing the measurement setup (short interconnection paths, antenna as close as possible to circuitry…).

Our existing antenna test range can’t meet all these new requirements. Therefore, another measurement solution has to be developed and dedicated especially to millimeter-wave devices. With this new separate setup, user should be able to extract 3D (quasi-sphere) radiation pattern and
gain from miniaturized or integrated devices, operating in V band (50 – 75GHz) or W band (75- 110GHz). Antenna under test could be fed either with precision coaxial connector or with microelectronic probe. In both cases, a special attention will be given to the surrounding parts of the antenna, in order to reduce measurement error caused by unwanted reflections.

Description of the work:
The required measurement setup described above is already under construction. The main parts and components are indeed at disposal on HYPER platform. A new 2-axis positioning system has been designed and fabricated. This one is also available and ready to work. It can be easily controlled using dedicated computer and software tool.

This lab work consists in several tasks, including existing setup improvements, design of still missing mechanical parts, final developments and installation, tests and validation of the whole system and finally training of users. All this tasks will bring the student to improve its skills in electromagnetism (RF and millimeter-wave measurements), obviously focused on antenna characterization methods. Even if the main part of the setup already exists, a lot of mechanical
adjustments and assemblies as well as RF tests have to be done to complete the project.

The proposed lab work implies of course a strong teamwork.

  • Mots clés : Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-DHREAMS-19-11-2021
  • Contact : pascal.xavier@univ-grenoble-alpes.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.

(pourvue) Capteurs en silicium-sur-isolant basés sur une lecture de potentiel hors-équilibre pour applications « en solution »

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Date de début : 01/02/2022

Offre n° IMEPLAHC-CMNE-4-11-2021

Capteurs en silicium-sur-isolant basés sur une lecture de potentiel hors-équilibre pour applications « en solution »

Laboratory: IMEP-LAHC

 

 

Internship duration and period:
4-6 months, between February 2022 to July 2022.

Advisor:
Irina Ionica, Irina.Ionica@grenoble-inp.fr

Context/objectives:
In the wide family of bio-chemical sensors, the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a place of honor thanks to their multiple advantages such as miniaturization, sensitivity, co-integration with reading circuitry, connectivity, real-time monitoring, etc¹. The classical working principle is based on the shift of the threshold voltage of the transistor, induced by charges added in the proximity of its channel. Our team proved that SOI based devices are compatible with
an alternative original detection method, based on the shift of the out-of-equilibrium body potential (VB, in the figure aside).
The major advantage of measuring VB instead of the classic drain current /conductance resides in the strong potential signature, in a region were the current level is very low². This simplifies the measurement and can reduce the power consumption of the sensor.
A first objective of the internship is to fully bench-mark the two sensing methods on the same device.

In order to take this proof-of-concept from the “idea”-stage to real applications, eventually cointegrated with “green” materials, we’ll modify the architecture of the device and make it appropriate for liquid sensing and/or extended gate configuration. Indeed when moving to in-liquid applications, one expects to solve two (contradictory) issues: (1) the solid-state device must be encapsulated and protected from the liquid environment and (2) its sensing surface needs to be exposed to the liquid containing species to be sensed. A real benefit is to design and test a configuration with a disposable sensing surface that could be “plugged-in” an SOI device for the VB reading. The key-point at each development stage will be to ensure that the out-of-equilibrium potential is always detectable and even optimized in the alternative architectures.

Requested competences:
The topic is multidisciplinary and requires a wide panel of skills, covering technology, physics of semiconductor devices, electrical characterization and extraction of electrical parameters, simple functionalization steps, fluidics-related aspects…
The candidate is expected to enjoy experimental work, development of adapted protocols and be creative with respect to the possible solutions.

Application instructions:
send your CV, motivation letter (or e-mail) and transcript of records of the last 2 years to Irina.Ionica@grenoble-inp.fr.
We expect this internship to lead to a PhD thesis and we prefer candidates who are willing to continue during the PhD. An excellent track of records is mandatory.
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1 Bergveld, P. Sensors and Actuators B: Chemical 2003, 88, (1), 1-20; Moser, N.; Lande, T. S.; Toumazou, C.; Georgiou, P. IEEE Sensors Journal 2016, 16, (17), 6496-6514.

2 Benea, L.; Bawedin, M.; Delacour, C.; Ionica, I. Solid-State Electronics 2018, 143, 69-76. Alepidis, M.; Bouchard, A.; Delacour, C.; Bawedin, M.; Ionica, I. ECS Meeting Abstracts 2021, MA2021-01, (59),
1589-1589.

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-CMNE-4-11-2021
  • Contact : Irina.Ionica@grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.

(pourvue) Capteur de glucose en optique intégrée avec mesure de température in-situ

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Date de début : 01/02/2022

Offre n° IMEPLAHC-PHOTO-10-28-2021

Stage de MASTER 2 /Projet de Fin d’études
(5 to 6 mois)
Capteur de glucose en optique intégrée avec mesure de température in-situ

 

The detection of glucose in water solutions plays an important role in many contexts. For instance, glucose sensors routinely monitor patient conditions in the management of diabetes mellitus. Furthermore, they find a wide range of applications for quality control in the food industry. Moreover, determining the glucose concentration while culturing cells allows estimating their metabolism, an important parameter of the culture [1].
Optical glucose sensors have been studied for many years and optical solutions are currently investigated for label-free sensing, continuous measurement in bio-reactors and chemical durability [2].
The IMEP-LaHC laboratory has a long experience in integrated photonics. In particular, complete fabrication facilities for optical integrated circuits on glass substrates are available, including clean room facilities [3].
The goal of the internship will be to fabricate an integrated photonic sensor for determining the glucose concentration exploring:

  • Either a resonant approach via an interferometer (such as a Mach-Zehnder structure) or a ring resonator.
  • Either a non-resonant approach with absorption spectroscopy.

Critical parameters, such as the refractive index of a glucose solution, often depend on the temperature. Hence, the sensor output can be strongly affected to a temperature change. There is therefore the need of monitoring the temperature, very close to the active region of the sensor. We are planning to achieve this by depositing a metallic layer, pattern it appropriately and monitor its electrical resistance by means of a 4-probe technique and an appropriate conditioning circuit.

To fulfill the objective of performing both optical and electric measurements on a fully integrated sensor, the student will have to:

  • Become acquainted with the subject through a detailed bibliographic research on the working principle of the sensor.
  • Study theoretically the behavior of the devices with state-of-the art software tools.
  • Fabricate devices with clean room micro-fabrication processes and with the ionexchange facilities available at the IMEP-LaHC.
  • Perform optical and electrical characterizations of fabricated devices

Advisor:
Davide BUCCI davide.bucci@phelma.grenoble-inp.fr +33 (0)4 56 52 95 39

[1] Tang, Y., Petropoulos, K., Kurth, F., Gao, H., Migliorelli, D., Guenat, O., & Generelli, S. (2020). Screen-printed glucose sensors modified with cellulose nanocrystals (CNCs) for cell culture monitoring. Biosensors, 10(9), 125.
[2] Djisalov, M., Knežić, T., Podunavac, I., Živojević, K., Radonic, V., Knežević, N. Ž., … & Gadjanski, I. (2021). Cultivating Multidisciplinarity: Manufacturing and Sensing Challenges in Cultured Meat Production. Biology, 10(3), 204.
[3] Allenet, T., Geoffray, F., Bucci, D., Canto, F., Moisy, P., & Broquin, J. E. (2019). Microsensing of plutonium with a glass optofluidic device. Optical Engineering, 58(6), 060502

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-PHOTO-10-28-2021
  • Contact : davide.bucci@phelma.grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.
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