Soutenance de thèse de Morgane BONNEL

Nouvelle génération de capteurs chimiques optiques : Étude d’une architecture micro-structurée fluorescente guide d’onde canal / réseaux de diffraction élaborée par voie sol-gel

Mots-clés:
Guide d’onde canal – Réseaux de diffraction – Sol-gel – Oxygène dissous – Photolithographie – Fluorescence





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Résumé

Une application phare des capteurs chimiques optiques miniaturisés est la surveillance en temps réel des cultures cellulaires dans le domaine biomédical. Le principe de ces capteurs repose essentiellement sur des variations du signal de fluorescence lorsqu’un fluorophore, incorporé dans une matrice perméable aux espèces gazeuses ou ioniques et excité à une longueur d’onde adéquate, est mis en contact avec un analyte, e.g. l’oxygène dissous (OD) en milieu aqueux. Leur intégration sous la forme de dispositifs miniaturisés repose sur le dépôt d’une matrice en couche mince dopée avec le fluorophore. Si cette configuration est parfaitement adaptée à des dispositifs miniaturisés, elle souffre de restrictions en termes de limite de détection en raison de la faible quantité de fluorophores incorporés dans la couche mince et de la faible fraction de lumière émise redirigée vers le photo-détecteur. La thèse vise à proposer une nouvelle configuration de capteur basée sur la fabrication par voie sol-gel de guides d’onde canaux dopés avec un fluorophore et munis de coupleurs diffractant. Ce travail met particulièrement en évidence le potentiel d'une résine sol-gel à base de TiO2 à indice de réfraction élevé et qui peut être gravée en une seule étape photolithographique (insolation sélective / développement) pour former un motif donné. Nous présentons tout d'abord le processus d’élaboration de l’architecture micro-structurée composée de réseaux de diffraction gravés sur des guides d'ondes canaux. Les deux composantes de cette architecture ont été optimisées sur la base de caractérisations et de modélisations opto-géométriques. L’efficacité du couplage lumineux dans le guide canal à l’aide de réseaux de diffraction est ensuite présentée et discutée, ainsi que des études mettant en évidence la possibilité de récolter un signal de fluorescence se propageant dans le guide. Enfin, l’intégration du dispositif dans un système microfluidique a permis de réaliser des premières mesures de fluorescence selon une procédure appropriée à l’application visée, i.e. être capable in fine de mesurer des taux d’OD variables dans différents fluides via des mesures de fluorescence en mode guidé.

Membres du jury/ Jury members :
 

Prof.

S.Callard

INL, Ecole Centrale de Lyon, Lyon (France)

Examinatrice / Présidente du jury

Prof.

G.Chadeyron

ICCF, Ecole SIGMA Clermont, Aubière (France)

Rapporteuse

DR.

O.Soppera

IS2M, CNRS, Mulhouse (France)

Rapporteur

Talent Manager

E.Meurville

EPFL, VP RHO, Lausanne (Suisse)

Examinateur

MC

A.Morand

IMEP-LAHC, Université Grenoble Alpes, Grenoble (France)

Examinateur

DR.

M.Langlet

LMGP, CNRS, Grenoble (France)

Directeur de thèse

MC

D.Riassetto

LMGP, Grenoble INP, Grenoble (France)

Co-encadrant de thèse




 

Infos date
14h30 - Z 108 - Phelma Bâtiment Z
Infos lieu
Grenoble INP - Phelma
3 parvis Louis Néel - 38000 Grenoble
Accès : TRAM B arrêt Cité internationale
Free entrance - No registration