Séance de cours

Introduction et solutions conductrices

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Dans cours

EE-517: Bio-nano-chip design

Introduction to heterogeneous integration for Nano-Bio-CMOS sensors on Chip. Understanding and designing of active Bio/CMOS interfaces powered by nanostructures. ...

Description

Cette séance de cours couvre les bases de la conception de bio-nano-puces, en se concentrant sur les solutions conductrices, les solutions électrolytiques, les solutions ioniques et les principes de conductivité dans différents types de solutions. Il explore également l'importance des constantes d'équilibre, des niveaux de pH et du comportement des électrolytes faibles et durs dans diverses solutions.

Enseignant·e

Sandro Carrara

Sandro Carrara a été nommé IEEE Fellow pour ses remarquables réalisations dans le domaine de la conception de biocapteurs CMOS à l'échelle nanométrique. Il a également reçu le prix "IEEE Sensors Council Technical Achievement Award" en 2016 pour son leadership dans le domaine émergent du co-design des interfaces Bio/Nano/CMOS. Il est un Professeur titulaire à l' EPFL à Lausanne (Suisse) et responsable du groupe de recherche "Bio/CMOS Interfaces" (BCI). Il est ancien professeur de biocapteurs optiques et électriques au Département de génie électrique et de biophysique (DIBE) de l'Université de Gênes (Italie) et ancien professeur de nanotechnologie à l'Université de Bologne (Italie). Il est titulaire d'un doctorat en biochimie et de biophysique de l'Université de Padoue (Italie), une master en physique de l'Université de Gênes (Italie), et un diplôme en électronique de l'Institut National de Technologie à Albenga (Italie). Ses intérêts scientifiques sont sur les phénomènes électriques de films nano-bio-structuré, et comprennent CMOS conception de biopuces à base de protéines et de l'ADN. Le long de sa carrière, il a publié 7 livres, l'un comme auteur avec Springer sur les interfaces Bio/CMOS et, plus récemment, un manuel de bioélectronique avec La prestigieuse Cambridge University Press. Il a également publié plus de 250 articles scientifiques et est l'auteur de 13 brevets. Il est maintenant chef rédacteur du Journal IEEE Sensors; il est également fondateur et chef rédacteur du Journal BioNanoScience par Springer, et rédacteur adjoint de IEEE Transactions on Circuits and Biomedical Systems. Il est membre du IEEE Sensors Council et de son comité exécutif. Il était membre du Conseil des gouverneurs de la IEEE Circuits And Systems Society (CASS). Il a été nommé IEEE conférencier émérite pour les années 2017-2019 pour le Conseil IEEE Sensors, et de la société CASS pour les années 2013-2014. Son travail a reçu plusieurs reconnaissances internationales: plusieurs Top-25 Hottest-articles (2004, 2005, 2008, 2009, et deux fois en 2012) publiés dans des journaux internationales très fort impact telles que Biosensors and Bioelectronics, Sensors And Actuators B, IEEE Sensors, et Thin Solid Films; un Award à une conference de l'OTAN en 1996 pour la contribution originale à la physique de la conductivité à électron unique dans les nano-particules; six "Best Paper Awards" pour des articles présentés à la conférence IEEE Sensors Conference en 2019 (Montreal), IEEE NGCAS en 2017 (Genoa), MOBIHEALTH en 2016 (Milan), IEEE PRIME en 2015 (Glasgow), en 2010 (Berlin) et en 2009 (Cork), un prix de la meilleure affiche au rencontre annuel de Nanotera en 2011 (Berne), et un prix de la meilleure affiche au NanoEurope Symposium en 2009 (Rapperswil). De 1997 à 2000, il a été membre d'un comité international au ELETTRA Synchrotron à Trieste. De 2000 à 2003, il était responsable scientifique d'un Programme national de recherche (PNR) dans le dépôt de nanobiotechnologie. Il était un expert internationalement estimé du comité d'évaluation de l'Académie de Finlande dans un programme de recherche pour les années 2010-2013. Il a été le président général (General Chair) de la Conférence IEEE BioCAS 2014, le premier conférence internationale dans le domaine des circuits et des systèmes pour les applications biomédicales.

Source officielle

Concepts associés (32)

Constante d'équilibre

En chimie, une constante d'équilibre caractérise l'état d'équilibre d'un système chimique. Elle est donc associée à un état du système qui ne peut pas évoluer de manière spontanée. La valeur de la constante d'équilibre dépend uniquement de la réaction chimique considérée et de la température. Les constantes d'équilibre sont généralement données à . Claude-Louis Berthollet fut le premier, en 1803, à comprendre que toute réaction chimique n'est pas totale.

Conductivity (electrolytic)

Conductivity (or specific conductance) of an electrolyte solution is a measure of its ability to conduct electricity. The SI unit of conductivity is siemens per meter (S/m). Conductivity measurements are used routinely in many industrial and environmental applications as a fast, inexpensive and reliable way of measuring the ionic content in a solution. For example, the measurement of product conductivity is a typical way to monitor and continuously trend the performance of water purification systems.

Solution aqueuse

vignette|Photo montrant la préparation d'une solution aqueuse au moment où est versé le soluté. En chimie, une solution aqueuse est une phase liquide contenant plusieurs espèces chimiques, dont une ultramajoritaire, l'eau (H2O, le solvant), et des espèces ultraminoritaires, les solutés ou « espèces chimiques dissoutes ».

Équilibre chimique

Un équilibre chimique est le résultat de deux réactions chimiques simultanées dont les effets s'annulent mutuellement. Une réaction telle que la combustion du propane avec l'oxygène, qui s'arrête lorsque l'un des réactifs est totalement épuisé, est qualifiée de réaction totale, complète ou irréversible. À contrario, une réaction comme l'estérification, aboutissant à un mélange stable dans le temps de réactifs et de produits, sans disparition totale de l'une des espèces chimiques, est qualifiée de réaction partielle, incomplète, réversible ou inversible : ce type de réaction aboutit à un équilibre chimique.

Aluminum electrolytic capacitor

Aluminum electrolytic capacitors are polarized electrolytic capacitors whose anode electrode (+) is made of a pure aluminum foil with an etched surface. The aluminum forms a very thin insulating layer of aluminum oxide by anodization that acts as the dielectric of the capacitor. A non-solid electrolyte covers the rough surface of the oxide layer, serving in principle as the second electrode (cathode) (-) of the capacitor. A second aluminum foil called “cathode foil” contacts the electrolyte and serves as the electrical connection to the negative terminal of the capacitor.

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Séances de cours associées (64)

Acides et bases: définitions et équilibre

Explique les définitions de base acide, les constantes d'équilibre, l'échelle de pH, les paires conjuguées et les tampons.

Modélisation de la qualité de l'eau: phases d'équilibre

Explore les phases d'équilibre dans la modélisation de la qualité de l'eau, illustrant avec des exemples de précipitations minérales et d'ajustement du pH.

Acides et bases : équilibres et réactions

Plonge dans les principes des acides et des bases, leurs équilibres et leurs effets sur le pH de la solution.

Solutions chimiques : dilution et dissociation

Couvre la préparation des solutions par dilution et la dissociation des électrolytes faibles.

Équilibre acide-base

Couvre les principes d'équilibre acide-base, l'échelle de pH, les acides forts/faibles, le comportement de base et le calcul du pH.

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Conductivity (electrolytic)

Solution aqueuse

Équilibre chimique

Aluminum electrolytic capacitor

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