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Bipolar Electrochemiluminescence Imaging: A Way to Investigate the Passivation of Silicon Surfaces

Authors :
Lucie Descamps
Abdulghani Ismail
Arnaud Buhot
Silvia Voci
Loïc Leroy
Aurélie Bouchet-Spinelli
Neso Sojic
Chimie pour la Reconnaissance et l’Etude d’Assemblages Biologiques (CREAB )
SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut des Sciences Moléculaires (ISM)
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département Interfaces pour l'énergie, la Santé et l'Environnement (DIESE)
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
ANR-20-CE29-0006,LiCORN,Conversion lumineuse par électrochimiluminescence photoinduite(2020)
Source :
ChemPhysChem, ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2021, 22 (11), pp.1094-1100. ⟨10.1002/cphc.202100112⟩, ChemPhysChem, 2021, 22 (11), pp.1094-1100. ⟨10.1002/cphc.202100112⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

This work depicts the original combination of electrochemiluminescence (ECL) and bipolar electrochemistry (BPE) to map in real-time the oxidation of silicon in microchannels. We fabricated model silicon-PDMS microfluidic chips, optionally containing a restriction, and monitored the evolution of the surface reactivity using ECL. BPE was used to remotely promote ECL at the silicon surface inside microfluidic channels. The effects of the fluidic design, the applied potential and the resistance of the channel (controlled by the fluidic configuration) on the silicon polarization and oxide formation were investigated. A potential difference down to 6 V was sufficient to induce ECL, which is two orders of magnitude less than in classical BPE configurations. Increasing the resistance of the channel led to an increase in the current passing through the silicon and boosted the intensity of ECL signals. Finally, the possibility of achieving electrochemical reactions at predetermined locations on the microfluidic chip was investigated using a patterning of the silicon oxide surface by etched micrometric squares. This ECL imaging approach opens exciting perspectives for the precise understanding and implementation of electrochemical functionalization on passivating materials. In addition, it may help the development and the design of fully integrated microfluidic biochips paving the way for development of original bioanalytical applications.

Details

Language :
English
ISSN :
14394235 and 14397641
Database :
OpenAIRE
Journal :
ChemPhysChem, ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2021, 22 (11), pp.1094-1100. ⟨10.1002/cphc.202100112⟩, ChemPhysChem, 2021, 22 (11), pp.1094-1100. ⟨10.1002/cphc.202100112⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8952f7c8389404a70655dae7ca9a98f0
Full Text :
https://doi.org/10.1002/cphc.202100112⟩