Thèse en cours

Application de nano-résonateurs optiques à la conception d'un capteur spécifique de spectroscopie infrarouge
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Auteur / Autrice : Laura Paggi
Direction : Patrick Bouchon
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Physique
Date : Inscription en doctorat le 01/04/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ONERA/DOTA - Département Optique et Techniques Associées
référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

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Résumé

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La détection et l'identification d'espèces chimiques est un enjeu majeur dans de nombreux domaines : protection de l'environnement, santé et médecine, sécurité er défense. Des dispositifs basés sur diverses techniques permettent d'identifier certaines molécules, grâce à leurs propriétés physiques, et de quantifier leur présence. Cependant, à ce jour, ces appareils ont un coût élevé et peuvent présenter des contraintes de fonctionnalité. Une technique intéressante pour l'identification et la quantification d'une espèce chimique est la spectroscopie infrarouge ; basée sur l'étude des absorptions caractériques des liaisons moléculaires, elle permet une étude fiable malgré un signal peu intense. Afin d'acroitre sa sensibilité, des méthodes d'exaltation de l'absorption infrarouge à l'aide de nano-structures optiques ont été développées. C'est le cas de la SEIRA (Surface Enhanced Infrared Absorption) qui a été appliquée, dans des travaux précédents, à la détection de nitroaromatiques. L'objet de la thèse est d'une part d'étendre l'utilsation des nano-structures optiques innovantes à d'autres espèces chimiques, et de développer un capteur multi-résonateurs permettant d'identifier avec certitude des molécules possédant une réponse spectrale voisine. Le travail demandé se décompose en différentes tâches. Dans un premier temps, le (la) doctorant(e) se familiarisera et comprendra les aspects théoriques et expérimentaux liés à la nano-photonique, à la spectroscopie infrarouge et aux nano-résonateurs utilisés. Il (elle) prendra alors en main, avec l'aide de l'équipe, les outils de simulation ainsi que les bancs de caractérisation. Ensuite, une étude des nouvelles espèces chimiques ciblées sera mise en œuvre afin de comprendre leur caractéristiques optiques. Leur interaction avec les résonateurs sera étudiée afin d'en tirer les propriétés nécessaires à la conception d'un capteur spécifique, efficace et portable. Une étude plus théorique sur les nano-résonateurs sera également faite. Les structures conçues seront fabriquées en salle blanche. Le doctorant participera à la fois à la fabrication des échantillons et à leur caractérisation. Il/elle sera également amené à faire évoluer les bancs de caractérisation et à développer les techniques de dépôts de molécules sur résonateurs uniques. Ce travail s'inscrit dans une double logique de recherche fondamentale et appliquée.