Emilie BERTRAND : Conception d’antennes capteurs et validation de leurs performances par analyse chimique pour la surveillance de la qualité de l’air en milieu urbain

Thèse débutée en octobre 2020

Directeurs de thèse : David RONDEAU, Mohamed HINDI

Encadrant : Xavier CASTEL

Résumé : La mesure de la qualité de l’air en milieu urbain lors d’épisodes de pollution nécessite l’emploi de nombreux capteurs caractérisés par leur faible coût (de la dizaine à la centaine d’euros) et par une mesure qui est souvent reconnue comme n’étant qu’indicative étant donné le nombre et la grande variété des propriétés physico-chimiques des polluants ciblés. Si l’aspect de transmission à distance de l’information relevée induit (avec la notion de faible coût) la conception de capteurs communicants, la validation de leurs performances implique l’utilisation d’un système d’analyses dont le coût sera nettement plus élevé (plusieurs dizaines de kiloeuros). Le déploiement de capteurs spécifiques de la nature chimique d’une gamme de polluants (halogénés, hydrocarbures, NOx, soufrés, oxydés, azotés…) apparaît alors envisageable si la sélectivité de l’interaction molécule/capteur a été démontrée et si la réponse du capteur communicant peut faire l’objet d’une validation en condition d’exposition avec un système d’analyses adapté.  Une première approche réalisée au travers de travaux de thèse, a permis de réaliser au sein de l’IETR, des capteurs chimiques communicants pour application environnementale, selon une méthode originale dite de dépôt d’ions par ionisation electrospray et par soft-landing. Cette levée de verrou technologique concernant la conception de capteurs communicants par dépôts ioniques sur des systèmes rayonnants pour la transmission des signaux hyperfréquences, a été validée par le dépôt d’un brevet.

Le présent sujet de thèse se déroule suivant les étapes suivantes :

  1. Mise en place au laboratoire d’un protocole d’analyse chimique de composés organiques volatiles et semi volatiles ciblés pour validation du fonctionnement de capteurs.
  2. Elaboration de la couche sensible de capteurs chimiques sur la base de la méthode développée dans le brevet déposé.
  3. Validation des capteurs chimiques communicants et nouveaux designs de surfaces actives pour la transduction de signaux hyperfréquences. Les dispositifs antennes-capteurs ainsi conçus et validés feront ensuite l’objet d’une étape finale de test en milieu urbain.