Méthode d'analyse moléculaire à l'aide d'un dispositif combinant une surface superhydrophobe et la spectroscopie Raman exaltée pour des applications en exobiologie

Molecular analysis method using a device combining a superhydrophobic surface and exalted Raman spectroscopy for exobiology applications

• Auteur / Autrice : Victor Fabre
• Direction : Philippe Louarn, Emmanuelle Trévisiol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie
• Date : Soutenance le 13/03/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Toulouse ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Adnane Mlayah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Vuitton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Talneau, Gaëlle Charron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exobiologie

Surfaces hydrophobes

Raman, Effet augmenté en surface

Mots clés libres

Exobiologie

Spectroscopie Raman

Spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS)

Surface superhydrophobe

Concentrateur

Exobiology

Raman spectroscopy

Surface-enhanced Raman spectroscopy

Superhydrophobic surface

Concentrator

Résumé

Depuis les années 1970 et les missions Viking, la recherche de traces de vie dans l'Univers est devenue un sujet d'actualité pour la communauté scientifique. Si pour l'instant, aucune preuve formelle n'a pu être apportée concernant la présence de vie sur une planète telle que Mars, l'évolution des techniques ainsi que les nouvelles missions poussées par les agences spatiales européenne et américaine comptent bien y répondre. La thèse intitulée ''Méthode d'analyse moléculaire à l'aide d'un dispositif combinant une surface superhydrophobe et la spectroscopie Raman exaltée pour des applications en exobiologie'' apporte une contribution technologique et méthodologique au champ disciplinaire de l'exobiologie. A travers un questionnement sur le phénomène de la ''vie'' ainsi que sur les techniques de détection de traces moléculaires, nous avons choisi d'éprouver la spectroscopie Raman exaltée de surface couplée à une surface superhydrophobe. Un dispositif de détection moléculaire basé sur ces techniques a été développé et caractérisé. La détection de composés dilués à des concentrations inférieures au femto-molaire a été démontrée, ouvrant des perspectives pour la détection de traces de vie. Une méthode algorithmique permettant de traiter l'information pertinente est présentée. Finalement, le procédé technologique ainsi que les protocoles mis au point ont été appliqués à un objet d'étude extraterrestre : une météorite.

Since the 1970s and the Viking missions, the search for traces of life in the Universe has become a hot topic for the scientific community. If for the moment, no formal proof could be brought concerning the presence of life on a planet such as Mars, the evolution of the techniques as well as the new missions pushed by the European and American space agencies intend to answer it well. The thesis ''study of molecular analysis devices for research in planetology'' brings a technological and methodological contribution to the disciplinary field of exobiology. Through a questioning on the phenomenon of ''life'' as well as on the techniques of detection of molecular traces, we chose to examine the surface-enhanced Raman spectroscopy coupled to a superhydrophobic surface. A molecular detection device based on these techniques has been developed and characterized. The detection of diluted compounds at sub-femto-molar concentrations has been demonstrated, opening perspectives for the detection of life traces. An algorithmic method to process the relevant information is presented. Finally, the technological process and the protocols developed have been applied to an extraterrestrial object of study: meteorites.