1. Présentation des travaux de master 2010:
2 décembre 2010
Utilisation de nanoparticules d’or
fonctionnalisées dans le cadre
des techniques de déposition
métallique (MMD/SMD)
Aurèle Scoundrianos
Supervision:
• Dr Andy Becue
• Sébastien Moret

2. Les MMDs
- « Vous utilisez la MMD ? »
- « On l’a testée, elle est compliquée et les
résultats ne sont pas bons »
Schnetz, 1999
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion

3. Les MMDs
> Principe de fonctionnement
Révélation Renforcement
+ Sensibilité, polyvalence, supports difficiles ou
mouillés, traces âgées
- Long, difficile, peu reproductible
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Becue. A, Scoundrianos. A, Champod. C, Margot. P, Fingermark detection based on the in situ growth of luminescent
nanoparticles - Towards a new generation of multimetal deposition, Forensic Science International (2008), Vol 179, pp 39-43

4. Mécanisme: approche électrostatique
> Mécanisme méconnu:
différentes hypothèses
> Hypothèse
électrostatique:
> Mesure du potentiel zêta
ζ [mV]
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Illustration tirée du cours de chimie générale 2005 sur le Campus Virtuel Suisse

5. Potentiel zêta
> Mesure du potentiel des nanoparticules dans un milieu donné
> Stabilité et réactivité de la solution colloïdale
Illustration de la stabilité de la solution en fonction du potentiel zêta
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
DeLuca T, Kaszuba M, Mattison K. Optimizing Silicone Emulsion Stability Using Zeta Potential . American Laboratory News

6. Objectif
> Fonctionnaliser des
nanoparticules d’or avec
différents ligands:
> Améliorer leurs propriétés électrostatiques
> Améliorer la SMD:
> Simplifier: diminuer le nombre d’étapes, rapidité
> Robustesse: moins sensible aux conditions
expérimentales (pH)
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Yonezawa T, Kunitake T. Practical preparation of anionic mercapto ligand-stabilized gold nanoparticles and their
immobilization. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 149: 193-199, 1999

7. Ligands sélectionnés
> Thiols:
MESNa
> Mercaptoethanesulfonate de sodium (MESNa)
> Acide mercaptosuccinique (MSA)
MSA
> Amine:
> Acide aspartique (ASP), asparagine ASP
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion

8. Méthodologie
> « Screening » des synthèses
> Test de différentes formulations
> Sélection du meilleur ligand
> Evaluation de la meilleure formulation
> Comparaison avec la solution d’or colloïdal de Schnetz: SMD
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion

9. Screening: méthodologie
> Synthèse des solutions inspirées ou tirées de formulations publiées
Réducteur Ligand Citrate de sodium Mercaptoethane sulfonate Acide mercaptosuccinique Acide aminé (ASP ou ASN)
[Davies et Vincent, 2010];
Borohydrure de sodium [Shang et al, 2007]
[Lee et al, 2007];
[Chen et Chang, 2004]; [Lee et al, 2007];
[Lee et al, 2007]; [Shiraishi et al, 2002];
Citrate de sodium [Grabar et al, 1995]; [Yonezawa & Kunitake,
[Schnetz et Margot, 2001] [Yonezawa & Kunitake,
[Lee et al, 2007]; 1999]
1999]
Acide
[Vasilev et al, 2008]
mercaptosuccinique
> Evaluation des solutions sur les traces:
> Support: papier et PP
> pH: 3.5, 3, 2.5 et 2
> Surfactant: Tween 20
> Caractérisation des nanoparticules: Malvern ZetaSizer Nano ZS
> Taille et potentiel zêta, pH initial et 2, avec et sans Tween 20
> Test transversal des trois ligands en post-fonctionnalisation
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

10. Résultats
> Tous les ligands ont développé des traces:
citrate MESNa MSA ASP
Traces sur du PP issues du test transversal
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

11. Résultats
> Ligands:
MESNa
Potentiel zêta fortement négatif
+ Bons résultats sur le plastique
MSA
Dépendance au pH
- Mauvais résultats sur le papier
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

12. Acide Aspartique
+ ASP
> Bons résultats sur plastique et papier
> Faible dépendance au pH Papier PP
> Trace bien visible sans renforcement
-
> Potentiel zêta
> Temps de synthèse: porter à ébullition
 Synthèse étudiée par la suite
(Yonezawa et Kunitake, 1999)
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

13. Evaluation: comparaison avec Schnetz
> Caractérisation de la taille et
du potentiel zêta
> pH 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 et 12
> Avec et sans Tween 20
> Comparaison de la
sensibilité:
> Sur papier et sur PP
> Trois donneurs: mauvais,
moyen, bon
> Appositions multiples, traces
coupées en deux
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

14. Comparaison avec Schnetz
> Comparaison de la polyvalence:
Papier Elco Classic Satiné Papier thermique (Daily Shop) Verre (lame porte-objet)
Papier bloc note recyclé Coop Oecoplan Carton glacé sérigraphié (M&M’s) Aluminium ( ramequin)
Papier Xerox Business blanchi Adhésif de carrossier (les deux faces) Douilles (laiton, nickel, aluminium)
Papier bloc note Migros Office Polystyrène expansé (Sagex, styropore) Polystyrène (boîte de Petri)
Papier journal (20 minutes) Gants (nitrile, latex) Emballage plastique (Maltesers)
> Enregistrement
avant et après
renforcement
> Evaluation
subjective de la
qualité des traces
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

15. Comparaison avec la SMD
> Caractérisation
Distribution de taille mesurée à
un pH de 3, avec du Tween 20
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

16. Comparaison avec la SMD - Sensibilité
> Résultats visiblement proches
> Plus de bruit de fond avec ASP
Sur PP
Donneur moyen
Sur papier
Donneur moyen
N = 144 traces par support
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

17. Comparaison avec la SMD - Sensibilité
Comparaison de la de la qualité de révélation moyenne pour
Comparaison qualité de révélation moyenne pour le PP
Le papier
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

18. Comparaison avec la SMD - Sensibilité
Comparaison systématique des paires de demi-traces
100%
80% % de traces de qualité
équivalente
70.83
60%
86.11
% de traces meilleures
40% avec ASP
20%
25.69
4.86 % de traces meilleures
avec Schnetz
9.03
0% 3.47
PP papier
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

19. Comparaison avec la SMD - Polyvalence
> Résultats regroupés en trois classes
100%
>Supports poreux
% de traces de qualité équivalente
80% 39.13
49.12
53.33
57.89
>Supports lisses 60%
% de traces meilleures avec ASP
>Supports semi-poreux ou difficiles
40% 43.48
33.33
33.33 21.05
20%
% de traces meilleures avec Schnetz
21.05
17.54 17.39
13.33
0%
Global Supports lisses Supports poreux Supports semi‐poreux
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

20. Comparaison avec la SMD - Polyvalence
a) b)
Papier de Papier de bloc
correspondance note blanchi
Elco
a) b)
Papier de bloc Papier blanchi
note recyclé Xerox Business
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

21. Comparaison avec la SMD - Polyvalence
a) b)
Emballage de Aluminium
Maltesers en
plastique
Carton glacé
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

22. Comparaison avec la SMD - Polyvalence
Adhésif de
carrossier:
a) Face non-
adhésive
b) Face
adhésive
a)
Verre (porte-
objet)
Douille en laiton Sagex
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion
Méthodologie Résultats-Discussion

23. Discussion - conclusion
> Approche électrostatique
> Ne suffit pas à expliquer la stabilité et la réactivité des
solutions de MMD
> Mécanisme plus complexe; d’autres interactions entrent
en jeu (Van der Waals,…)
> Importance du surfactant: effet mouillant et dispersant
> Evaluation subjective des traces
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion

24. Discussion - conclusion
> ASP: acide aspartique
>Résultats au moins équivalents à ceux de
la solution Schnetz en termes de
sensibilité et polyvalence, voire meilleurs
>Optimisation et évaluation opérationnelle
requises
> Test de ces ligands sur d’autres
nanoparticules
Introduction Screening des synthèses Evaluation Discussion -Conclusion

25. Merci pour votre attention!
Questions ?