Thèse Élaboration de Polymères à Empreintes Moléculaires par Voies Chimique et Plasma pour la Détection de Polluants Émergents en Milieu Liquide H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Le Mans Université École doctorale : École doctorale Matière, Molécules, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : INSTITUT DES MOLÉCULES ET MATÉRIAUX DU MANS Direction de la thèse : Dominique DEBARNOT Date limite de candidature : 2026-05-11T00:00:00
La surveillance de la qualité de l'eau passe par la mesure de la concentration des différents polluants qui y sont présents. Parmi ces derniers, les contaminants dits ² émergents ² , c'est-à-dire dont les effets s'avèrent aujourd'hui être néfastes pour l'environnement et la santé, nécessitent de développer des systèmes de détection et de quantification qui y sont sensibles et sélectifs.Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et porte sur l'élaboration de couches minces pour la détection de polluants émergents, en particulier ceux de la famille des polybromodiphényléthers, utilisés comme retardateurs de flamme dans les matières plastiques, le polyuréthane et les fibres textiles. Les couches minces envisagées sont des polymères à empreintes moléculaires (MIP pour Molecularly Imprinted Polymers). Les MIP sont des polymères réticulés dans lesquels des sites spécifiques sont créés à partir de molécules cibles présentes lors de la synthèse ; ils sont utilisées dans des applications de reconnaissance. En milieu aquatique, ces sites (ou cavités) interagiront alors spécifiquement avec les molécules utilisées comme cibles lors de la polymérisation.

Deux voies de synthèse des MIP seront étudiées dans cette thèse : la voie chimique et la voie plasma froid. La synthèse chimique se fera par polymérisation radicalaire classique amorcée thermiquement. Si la littérature est relativement abondante sur la voie chimique, très peu d'articles font état de la synthèse de MIP par plasma. Cette voie originale de synthèse de MIP permet d'obtenir des couches très minces avec une bonne accessibilité de la cavité par le polluant.
Les principales tâches de travail comprennent : la mise au point des procédés de synthèse des couches minces de MIP par les deux voies en faisant varier les paramètres de chacun des procédés, la caractérisation chimique et morphologique des dépôts à l'aide de techniques telles que la spectroscopie de photoélectrons X (XPS), la spectroscopie infra-rouge (FTIR), la microscopie à balayage (MEB) et la microscopie à force atomique (AFM), l'étude des performances de détection des couches obtenues par les deux voies en les comparant à un NIP (Non Imprinted Polymer) synthétisé dans les mêmes conditions mais sans molécule cible. Pour cela, la microbalance à quartz (QCM) sera utilisée comme moyen de détection.
Tous les moyens matériels pour la synthèse que ce soit par voie chimique ou plasma (réacteurs plasma) seront mis à disposition du projet, ainsi que les techniques de caractérisation. Du personnel technique est également à disposition pour assurer le bon fonctionnement et la maintenance du matériel. Par ailleurs, les 2 encadrantes assureront le suivi scientifique.

Concernant les enjeux scientifiques du projet, il s'agira de comprendre :

- l'influence des paramètres de synthèse sur la structure des MIP,
- les performances de détection en termes de sensibilité, sélectivité, temps de réponse selon la structure du MIP et sa méthode de synthèse.

Par ailleurs, ce projet présente un enjeu environnemental par le développement de systèmes de mesure de polluants émergents.