Électrochimie, Courants faradiques, Courants faibles, Instrumentation, Fluorescence, Électrochimiluminescence

La mesure des courants faradiques associés à la détection d'un très faible nombre de molécules, voire d'une molécule unique, reste un défi instrumental majeur en nanoélectrochimie. Ces courants, de l'ordre du fA, sont à ce jour mesurés exclusivement par des appareils électroniques spécialisés dans cette tâche. La précision des mesures réalisées est inévitablement limitée par le bruit électronique de l'appareillage, qu'il est possible de réduire sensiblement en améliorant le schéma électronique de mesure. C'est ce que nous démontrons en développant un montage transimpédance à contre-réaction capacitive dont les performances en sensibilité et en bande passante sont, dans la gamme du fA, meilleures que celles des mesureurs de courant transimpédance à contre-réaction résistive classiquement utilisés en électrochimie. Cependant, le saut quantitatif que représente la mesure de courants notablement inférieurs au fA ne saurait être réalisé sans proposer des stratégies de mesure radicalement nouvelles. Aussi, dans le cadre de cette thèse, une alternative à la mesure 'directe' de courants faradiques par des appareils électroniques est-elle proposée. Elle consiste en la conversion du courant électrochimique en une émission lumineuse, par un système de couplage original basé sur le montage potentiostatique classique. Une réaction redox quelconque, générant un courant faradique d'intérêt à l'électrode de travail du montage, est couplée quantitativement à une réaction redox inverse, générant de la lumière à la contre-électrode via la production d'une espèce luminescente (fluorescente ou électrochimiluminescente). Nous apportons la preuve de principe de ce schéma de conversion courant/lumière, discutons et améliorons sa sensibilité et sa bande passante et l'appliquons à la détection de la collision de nanoparticules de platine avec une ultramicroélectrode de carbone. Il s'agit à notre connaissance du premier couplage réalisé entre collision de nanoparticules et émission lumineuse, en montage potentiostatique.