Élaboration de polymères à empreintes moléculaires par voies chimique et plasma pour la détection en milieu liquide

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 ²émergents², 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 et ils sont utilisées dans les applications pour leur 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 spectroscopies 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.

In fine il s’agira de comprendre :

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

L’Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM, CNRS - Le Mans Université) rassemble 66 enseignants-chercheurs, 14 chercheurs CNRS, 36 ingénieurs, techniciens et administratifs, environ 28 doctorants avec un flux annuel d’une dizaine de stagiaires post-doctoraux et une vingtaine de visiteurs et professeurs invités. L’institut accueille également tous les ans environ une cinquantaine d’étudiants de Master 1 et 2 et d’IUT.

L’IMMM axe ses travaux autour de 6 thématiques prioritaires de recherche : 
- COMMeT (Chimie Organique : Modélisation, Méthodologie et synthèse Totale), 
- SYMPA (SYstèMes Polymères Avancés de la conception à la recyclabilité),
- eMC² (Etude et Elaboration en Matière Molle et Composés Cristallisés),
- COFI (Cristallochimie d'Oxydes et de Fluorures Inorganiques),
- PIANO (Physique, Interaction et ANalyses multiéchelle d'Objets complexes et biologiques);
- PUMMA (Physique Ultra-rapide et spectroscopie des Matériaux MAgnétiques, ferroïques et topologiques).

Le/la candidat.e devra être titulaire d’un Master dans le domaine de la chimie et physico-chimie des polymères. Il/elle devra avoir les connaissances de base en synthèse des polymères et si possible une première approche des plasmas froids. Des connaissances en techniques de caractérisation de couches minces seraient appréciées. Il/elle devra présenter des capacités expérimentales, faire preuve d’autonomie tout en sachant s’appliquer une méthode de gestion de projet et de reporting. Pour pouvoir participer à l’audition de l’école doctorale il faut avoir au moins 12/20 de moyenne au premier semestre du M2.