Miniaturisation d’un système de mesure par fluorescence pour la détermination du cadmium et du plomb en solution aqueuse par impression 3D

Le Laboratoire de Chimie de l'Environnement (LCE) est une Unité Mixte de Recherche (UMR7376) ayant pour tutelles l'Université Aix-Marseille et le CNRS (Institut National de Chimie). Il est localisé sur le campus St Charles à Marseille où il dispose d'un bâtiment qui lui est propre (Bâtiment 10) et d'une antenne sur le campus de l'Arbois (Aix-en-Provence) au contact des unités de l'Observatoire des Sciences de l'Univers (OSU Pythéas) avec lesquelles de nombreux liens sont établis

Le domaine d'activité du LCE concerne i) la détermination des cinétiques et des mécanismes chimiques et photochimiques de transformation et de transfert des contaminants dans l'air, l'eau et les sols ainsi que ii) le développement de méthodes analytiques innovantes pour l'analyse en flux et en continu des contaminants dans l'air et dans l'eau.

Le LCE est structuré en deux équipes:

- Instrumentation et Réactivité Atmosphérique (IRA) : Elle focalise son activité sur l'étude du comportement de l'aérosol dans la troposphère et les conséquences de sa réactivité sur la chimie des systèmes atmosphériques.

- Transfert Réactivité et Analyse des Micropolluants dans l' Environnement (TRAME) : Les activités de l'équipe visent à étudier le devenir bio-physico-chimique des contaminants, à identifier les sources de contamination de l'environnement et à développer les outils méthodologiques et analytiques nécessaires au suivi de ces contaminants.

La proposition de ce stage de recherche en Master 2 (6 mois) au LCE (Laboratoire de Chimie de l'Environnement, Aix-Marseille Université) s'inscrit dans le cadre du projet de recherche IDEALWATER financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR, AAPG 2023) et piloté par le laboratoire MAPIEM (Toulon). Ce projet vise à développer un système de mesure portable pour détecter et quantifier certains éléments métalliques toxiques dans les eaux naturelles, notamment le cadmium (Cd²⁺) et le plomb (Pb²⁺). Deux modes de mesures sont utilisées dans ce projet pour ce prototype de mesure : l’électrochimie et la spectrofluorimétrie (ou fluorescence).

Les mesures par fluorescence sont basées sur des sondes moléculaires fluorescentes dont la réponse en fluorescence dépend des concentrations des ions métalliques visés. Ces sondes moléculaires peuvent être utilisées soit en solution liquide, soit après dépôt ou greffage de la sonde sur un support solide (polymère, électrodes d’or, électrodes ITO pour la mesure électrochimique…), les étapes de synthèse et de greffage étant réalisées par le laboratoire MAPIEM à Toulon.

Le LCE est responsable du développement du système de mesure par fluorescence, utilisant ces sondes moléculaires. Le système de mesure par fluorescence se composera d’une source lumineuse d’excitation (LED, laser…), d’un moyen de détection de la fluorescence émise (minispectromètre, webcam…), de filtres optiques appropriés, et d’une cellule de mesure permettant de combiner ces différents éléments optiques et de mettre en contact l’échantillon à analyser (eau naturelle) avec la sonde fluorescente. Dans une première étape, des systèmes de laboratoires seront développés en mode « batch » (échantillon fixe dans la cellule de mesure) et en mode « en flux » (échantillon circulant en continu dans la cellule de mesure). Après validation, la cellule de mesure sera miniaturisée par des techniques d‘impression 3D (dépôt de fil fondu -FDM- et/ou stéréolithographie -STL-).   

Le/la candidat(e) recherché(e) doit présenter un fort intérêt et un goût prononcé pour la conception et la fabrication de pièces imprimées en 3D et de systèmes optiques, ainsi que de bonnes connaissances en chimie analytique/chimie de l’environnement.