Détection de pesticides dans l’eau par effet SERS

Le stage se déroulera au LSPM qui est une unité propre du CNRS situé sur le campus de Villetaneuse de l'université Sorbonne Paris Nord (accessible en RER B ou D, tram 11 et 8).

Au sein de notre équipe nous travaillons sur l'utilisation de nanoparticules d'or pour la détection de polluants dans l'eau.

Le laboratoire est consistuté de presqu'une centaine de chercheurs, enseignants chercheurs et personnels de soutien à la recherche qui travaillent sur des sujet innovants en lien avec les matériaux et les procédés.

De nombreux et nombreuses stagiaires sont accueillis chaque année. La personne recrutée sera encadrée principalement par un ingénieur de recherche, Théo Géronimi Jourdain et sera amené à travailler avec un doctorant et un autre stagiaire du BUT.

Contexte

Comment suivre la composition des eaux usées, des eaux environnementales ou des eaux rejetées par l’industrie ? A l’heure actuelle, aucune technique ne permet de répondre à cette question sans prélèvement et traitement de l’échantillon. Qui plus est, les techniques d’analyse chimique sont lentes et encombrantes. Dans le cadre du projet de prématuration DEMETER, nous proposons de développer un capteur ultra-sensible permettant une analyse sur site et en quasi-temps. Cet état de fait met en valeur deux importants problèmes. Si une molécule indésirable (polluant dans une rivière, dans les eaux usées ou dans une chaine de production) est détectée, il se sera écoulé plusieurs jours avant que l’alerte puisse être lancée. D’autre part, les normes actuelles sont forcément conditionnées aux limites de détection : comment imposer des normes plus faibles s’il n’existe pas de méthode de détection suffisamment sensible ?

L’équipe d’accueil a montré dans le cadre de ses travaux de recherche qu’il était possible de détecter certains polluants de manière ciblée à de très faibles concentrations dans l’eau grâce à des capteurs à effet SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). La spectroscopie Raman est une technique de chimie analytique qui permet d’identifier un composé grâce à son spectre. Le manque de sensibilité de cette technique peut être pallier grâce à l’utilisation de nanoparticules d’or. En effet, le plasmon localisé de surface qui est activité par l’illumination des nanoparticules créé un champ électromagnétique qui exalte la diffusion Raman.

Objectifs du stage

Dans le cadre du projet DEMETER, l’objectif est de fabriquer des capteurs ultra-sensibles pour la détection de pesticides dans l’eau. Pour cela, la personne recrutée en stage travaillera sur deux objectifs :

1. La synthèse de nanoparticules métalliques (ex. nanoparticules (d’or) ; nano-bâtonnets (d’or))
2. La détection par effet SERS d’une famille de pesticide d’intérêt et de ses métabolites.

Pour la synthèse de nanoparticules métalliques il faudra préparer les réactifs en identifiant les précurseurs chimiques nécessaires (ex. sels métalliques, réducteurs). Faire des Synthèses contrôlées en suivant et optimisant des protocoles pour produire des nanoparticules et des nano-bâtonnets, de taille, formes contrôlées. Les synthèses de nanoparticules permettront de fabriquer est substrat SERS par organisation contrôlée de ces dernières sur une surface. Enfin, caractériser les nanoparticules et des substrats SERS se fera avec des techniques comme la microscopie électronique (TEM/SEM) et la spectroscopie UV-Vis pour confirmer les propriétés physiques et optiques des nanoparticules en solution et déposé sur une surface.

Dans la deuxième partie de ce stage, l’analyse d’une famille de pesticide, aura pour but de préparer des solutions contenant des pesticides à différentes concentration pour leur détection.  Des mesures spectroscopiques (Raman, SERS, UV-Vis) pour analyser les signaux et identifier les signatures spécifiques des molécules cibles. Pour enfin interpréter les résultats des données spectrales avec les concentrations des pesticides pour valider la sensibilité du capteur.

Techniques utilisées

Spectromètre Raman, spectromètre UV-visible, synthèse de nanoparticules, fonctionnalisation de surface

La personne recrutée devra faire preuve d'un réel intérêt pour le travail expérimental, ainsi que d'une forte curiosité scientifique et de rigueur.

Des compétences en communication orale et écrite en anglais sont obligatoires. Des compétences en communication orale et écrite en français seront appréciées.