Identification optique de nanoparticules issues d'une combustion, en vue d'améliorer les détecteurs de particules ultrafines

Optical identification of particles generated during a combustion, application to the improvement of ultra-fine particles detectors

• Auteur / Autrice : Nicolas Brosseau-habert
• Direction : Michel Devel, Sylvain Picaud
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Optique et photonique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Besançon, École Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Micro Nano Sciences et Systèmes (MN2S)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques (Besançon)

Mots clés

Mots clés libres

Nanoparticules

Suie

Réponse optique

Modélisation atomistique

Milieu interstellaire

Forçage radiatif

Nanoparticles

Soot

Optical response

Atomistic modelisation

Interstellar medium

Radiative balance

Résumé

Le but de ce travail de thèse est de simuler les spectres d'absorption et de diffusion de la lumière par des particules de suies comprenant diverses fonctions chimiques et éventuellement recouvertes par des molécules polyaromatiques hydrocarbonées, en fonction de la polarisation de l'onde incidente et des caractéristiques atomiques des particules concernées. Il se basera sur les travaux déjà réalisés à Besançon ces dernières années, en particulier le développement de la méthode ADPDI (Atomic Dynamic Point Dipole Interaction). Nous utiliserons ensuite ces résultats pour entrainer un réseau de neurones permettant finalement de contribuer à identifier la structure physico-chimique de grains de suies submicrométriques présents dans l'atmosphère, à partir d'observations à distance. Ceci pourrait permettre d'améliorer aussi bien des détecteurs de nanoparticules que des modèles climatiques, ainsi que les études portant sur la santé des personnes susceptibles d'ingérer ces particules de suie. Ces informations seraient également pertinentes pour l'identification des grains carbonés du milieu interstellaire.

The aim of this thesis is to simulate the absorption and scattering spectra of light by soot particles comprising various chemical functions and possibly covered by hydrocarbon polyaromatic molecules, as a function of the polarization of the incident wave and the atomic characteristics of the particles concerned. It will be based on the work already done in Besançon in the last few years, in particular the development of the ADPDI (Atomic Dynamic Point Dipole Interaction) method. We will then use these results to train a neural network that will eventually contribute to identify the physico-chemical structure of submicrometer soot grains present in the atmosphere, from remote observations. This could help improve climate models, as well as studies on the health of people likely to ingest these soot particles. This information would also be relevant for the identification of carbonaceous grains in the interstellar medium.