Tesi: "Détection de polluants"

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Bigourd, Damien. "Etude et détection de polluants atmosphériques dans le domaine THz". Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00120948.

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Abstract (sommario):

Le rayonnement Térahertz, ou infrarouge lointain, couvre la bande spectrale de 100 GHz à 10 THz. Cette
partie du spectre électromagnétique est encore peu exploitée et a souvent été qualifiée de "gap spectral" en raison des nombreuses difficultés à émettre ce rayonnement à des puissances exploitables. Deux spectromètres dans la gamme THz ont été développés et exploités. Le premier, basé sur la spectroscopie résolue en temps, utilise des impulsions THz et permet d'obtenir un spectre de quelques GHz à 1,2 THz en quelques minutes avec une résolution de l'ordre du GHz. Le second est un spectromètre continu basé sur le photomélange avec
une extension spectrale de 3 THz et une pureté spectrale de 5 MHz. Après des descriptions analytiques et des caractérisations expérimentales des dispositifs, nous nous sommes intéressés à l'étude, à la surveillance et à la détection des polluants atmosphériques dans l'infrarouge lointain en exploitant les deux instruments pour l'analyse de la fumée de cigarette qui représente un excellent exemple de milieu hostile. Cette étude révèle la présence d'acide cyanhydrique (HCN), de monoxyde de carbone (CO), et de formaldéhyde (H2CO). Les concentrations de ces espèces ont été déduites des formes de raies puis confirmées et comparées à des
mesures par méthodes chimiques. La partie fondamentale de ce travail est d'étudier la réponse d'un gaz suite à une excitation subpicoseconde : les signaux de précession libre dans le sulfure de carbonyle (OCS) qui consiste en une série d'impulsions transitoires. Un modèle théorique permet d'interpréter classiquement ces impulsions réémises. La décroissance quasi exponentielle des impulsions transitoires est liée à la largeur de raie des transitions de rotation et les informations d'anharmonicité sont observées sur les formes de ces
impulsions qui sont principalement dues à la propagation, à la dispersion et à la distorsion centrifuge.

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Bigourd, Damien. "Etude et détection de polluants atmosphérique dans le domaine THz". Littoral, 2006. http://www.theses.fr/2006DUNK0152.

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Abstract (sommario):

Le rayonnement Térahertz, ou infrarouge lointain, couvre la bande spectrale de 100 GHz à 10 THz. Cette partie du spectre électromagnétique est encore peu exploitée et a souvent été qualifiée de " gap spectral " en raison des nombreuses difficultés à émettre ce rayonnement à des puissances exploitables. Deux spectromètres dans la gamme THz ont été développés et exploités. Le premier utilise des impulsions THz basé sur la spectroscopie résolue en temps et permet d'obtenir un spectre de quelques GHz à 1,2 THz en quelques minutes avec une résolution de l'ordre du GHz. Le second est un spectromètre continu basé sur le photomélange avec une extension spectrale de 3 THz et une pureté spectrale de 5 MHz. Après des descriptions analytiques et des caractérisations expérimentales des dispositifs, nous nous sommes intéressés à l'étude, à la surveillance et à la détection des polluants atmosphériques dans l'infrarouge lointain en exploitant les deux instruments pour l'analyse de la fumée de cigarette qui représente un excellent exemple de milieu hostile. Cette étude révèle la présence d'acide cyanhydrique (HCN), de monoxyde de carbone (CO), et de formaldéhyde (H2CO). Les concentrations de ces espèces ont été déduites des formes de raies puis confirmées et comparées à des mesures par méthodes chimiques. La partie fondamentale de ce travail est d'étudier la réponse d'un gaz suite à une excitation subpicoseconde : les mouvements de précession libre dans le sulfure de carbonyle (OCS) qui consiste en série d'impulsions transitoires. Un modèle théorique permet d'interpréter classiquement ces impulsions réémises. La décroissance quasi exponentielle des impulsions transitoires est liée à la largeur de raie des transitions de rotation et les informations d'anharmonicité sont observées sur les formes de ces impulsions qui sont principalement dues à la propagation, à la dispersion et à la distorsion centrifuge
Terahertz or Far Infrared radiation extends from 100 GHz to 10 THz. This frequency range was considered to be a “spectral gap” due to the considerable technological difficulties in producing a tunable source with reasonable emission powers. Two THz spectrometers have been developed and exploited. The first uses THz pulses and is based on Time Domain Spectroscopy. It is capable of providing a spectrum which extends from few GHz to 1,2 THz within few minutes and has a spectral resolution in the order of few GHz. The second instrument generates continous wave THz photomixing and can reach up to 3 THz with a spectral purity of 5 MHz. After presenting the analytical descriptions and experimentally characterizations of the instruments, we focus on the monitoring and detection of atmospheric pollutants, illustrated by the analysis of cigarette smoke which represents an example of hostile medium. This study reveals the presences of the hydrogen cyanide (HCN), carbon monoxideee (CO) and formaldehyde (H2CO) and allows their concentrations to be measured. This analysis is verified by comparison with standard chemichal methods. The fundamental part of this work is the study of the gas response after a subpicosecond excitation : the free induction decay of carbonyl sulphide that consists of a series of uniformly spaced subpicosecond commensurate transients. A theoretical model is used to understand the classical phenomena. The quasi exponential decrease of the reemitted pulses is linked to the spectral with of the rotational transition while the anharmonicity influences the pulse shape due to the propagation, dispersion and centrifugal distorsion

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Ayari, Mohamed Yassine. "Détection électromagnétique d'éléments polluants au dessus de la surface maritime". Brest, 2006. http://www.theses.fr/2006BRES2011.

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Abstract (sommario):

Ce document présente les travaux réalisés dans le cadre de la thèse de Mohamed Yassine Ayari entre octobre 2002 et novembre 2005. Les travaux ont été effectués au sein du laboratoire E3I2-EA3876 de l’ENSIETA à Brest. Le projet de thèse a pour objectif global la fourniture de moyens méthodologiques permettant de détecter les polluants à la surface de la mer (pétrole, résidus pétrochimiques,…) par des méthodes électromagnétiques (radar). L’une des difficultés supplémentaires au problème posé concerne la configuration adoptée, il s’agit de la configuration bistatique où l’émetteur et le récepteur sont séparés (contrairement au cas souvent utilisé, rétrodiffusion ou propagation avant). Jusqu’à présent, peu d’études se sont intéressées à la détection électromagnétique des polluants de surface et moins aux problèmes de diffusion par les surfaces rugueuses en configuration bistatique. La plupart des méthodes de détection actuelles sont basées soit sur la technique d’imagerie par satellites, soit sur des images radar ( SAR,…) Ces derniers sont difficilement exploitables et ne donnent pas une idée précise quant à la nature de polluant. En effet, l’imagerie SAR donne des effets similaires pour une surface couverte du polluant et une autre abritée du vent. Au cours de notre travail, nous avons étudié l’effet du polluant sur les caractéristiques physiques et géométriques de la surface de la mer et corrélé cette étude avec les modèles de diffusion électromagnétique afin d’avoir une idée précise sur l’effet du polluant sur la diffusion électromagnétique par la surface pour différentes configurations et différentes polarisations à l’émission et à la réception
This document presents the work completed within the theis of Mohamed Yassine Ayari between october 2002 and novembre 2005. The work was carried out in the laboratory E3I2-EA 3876 of ENSIETA in Brest. The project of the thesis has the objective to supply methodological means on making it possible to detect the pollutants on the surface of the sea (oil, residues petrochemical…) by electromagnetic methods (radar). One of the additional difficulties to the problem arising relates to the adopted configuration, it acts of the bistatic configuration where the transmitter and the receiver are separate (contrary to the case often used : backscattering configurtion). Until now, few studies were interested in electromagnetic detection of pollutants on sea surface and less in the scattering problems by rough surfaces in bistatic configuration. The majority of the current detection methods are based either on the technique of satellite photos or on radar imagery (SAR…). The latter are not easily exploitable and do not give a precise idea as for the nature of pollutant. Indeed, SAR images give similar effects for a covered surface with pollutants and another sheltered wind surface. During this work we have studied the effect of the pollutant on physical and geometrical sea surface characteristics and correlated this study with the electromagnetic scattering models in order to have a precise idea on the effect of the pollutant on the electromagnetic surface scattering for different configurations and various transmitter and the receiver polarizations

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Bittel, Marine. "Détection de polluants chimiques par biocapteurs bactériens couplés à la spectroscopie Raman". Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4113/document.

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Abstract (sommario):

Majoritairement monoparamétriques les biocapteurs actuels sont limités en termes de sensibilité et de spécificité. Pour une analyse complète de la toxicité, ils doivent être associés afin d’en recouper les résultats. Dans ce contexte, la spectroscopie Raman offre de nouvelles perspectives. Véritables empreintes moléculaires, les spectres Raman offrent une vision multiparamétrique globale de la physiologie des échantillons biologiques observés. Basée sur l’hypothèse selon laquelle les variations moléculaires engendrées par une substance sur un microorganisme en impactent l’empreinte spectrale, cette thèse explore le potentiel de la spectroscopie Raman pour la mise en évidence de signatures spectrales d’effets toxiques donnés. Devant la richesse du signal, les étapes d’analyses sont des enjeux majeurs. Dans une première partie une méthode statistique permettant une meilleure mise en évidence des différences spectrales a été élaborée. Ces travaux ont conduit à une 1ère preuve de concept à partir de l’observation des effets de l’arsenic sur la bactérie E. coli. Pour confirmer l’aspect spécifique des signatures spectrales engendrées, l’étude est ensuite élargie à l’observation de quatre microorganismes exposés à différents types de substances (herbicide, métal…). En effet, l’analyse des spectres conduit à l’identification des macromolécules impactées par la toxicité permettant une vue d’ensemble de ses effets. Enfin, des eaux environnementales fournies par l’entreprise Tronico Vigicell (partenaire CIFRE de la thèse) sont analysées. Ces travaux s’inscrivent ainsi dans la recherche de solutions pour l’amélioration des techniques de surveillance de pollutions environnementales
In the field of toxicological bioassays, the current biosensors are mostly monoparametric and limited in terms of sensitivity and specificity. A more complete toxicity analysis thus calls for combinations to cross-check the results. In this context, the latest progress in Raman spectroscopy opens new research perspectives on a fast method of observing metabolic responses against toxic agents. Indeed, Raman spectra constitute molecular fingerprints of the observed biological samples, offering a global multiparametric view of their physiology. Based on the premise that the molecular variations triggered by a substance on a microorganism affect its spectral fingerprint, this thesis explores the Raman spectroscopy potential of identifying spectral signatures of targeted toxic effects. That said, proper physiological spectral fingerprints analysis requires complex chemometric methods. In the first part of this work, a particular attention has been given to the elaboration of a statistical strategy to highlight the effects of arsenic on the E. coli bacteria. To confirm the specific aspects of the generated spectral signatures, the study has then been extended to the observation of four microorganisms exposed to different kinds of toxic substances (antibiotic, metal, pesticides, phenol compounds). Spectral analyses lead to the identification of the most impacted macromolecules, allowing evidencing of specific toxic effects. Finally, in partnership with the company Tronico Vigicell (CIFRE partner of the thesis) this approach has also been tested on environmental water samples, making this work an integral part of the search for better environmental pollution monitoring solutions

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Griffete, Nebewia. "Cristaux photoniques et polymères à empreintes moléculaires pour la détection optique de polluants". Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077105.

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Abstract (sommario):

Les toutes dernières années ont été marquées par des avancées importantes dans le domaine des polymères dits «à empreintes moléculaires » (Molecularly Imprinted Polymers - MIPs), systèmes biomimétiques robustes capables de capter sélectivement un type de molécule donnée. Un autre domaine connexe aux MIPs en pleine actualité est celui de cristaux colloïdaux qui ont ouvert dernièrement des perspectives inédites dans le domaine des cristaux photoniques, avec la possibilité d'immobiliser des réseaux de particules colloïdales, hautement organisées, dans des films de polymère: après dissolution sélective des billes colloïdales, on obtient des films de polymère macroporeux présentant une structur tridimensionnelle d'opale inverse. Dans le cadre de cette thèse, nous avons combiné ces 2 concepts (empreint moléculaire et cristaux photoniques) pour élaborer un capteur original qui montre à la fois une grande sélectivité et une très bonne sensibilité. Pour cela, nous avons combiné la méthode de Langmuir-Blodgett pour former un cristal colloïdal de silice et l'approche « template », basée sur l'utilisation du cristal colloïdal comme masque pour élaborer des film d'hydrogel (polyacide méthacrylique) macroporeux 3D hautement organisés présentant à la fois des nanocavités spécifiques d'une molécule cible (le bisphénol A) et une variation périodique de la constante diélectrique du milieu générant un signal optique directement mesurable. Nous nous sommes tout particulièrement attachés à optimiser 1 réponse optique du système en réaction à des stimuli extérieurs (tels quun changement de pH ou la présence d bisphénol A) à travers l'insertion de couches de défauts actives au sein des matériaux. Deux types de couches de défauts ont été étudiés dans le cadre de cette thèse : (i) des défauts planaires de même nature chimique que le cristal hôte mais d taille différente ; (ii) des défauts planaires de nature chimique différente, constitués de nanoparticules (NPs) d'oxyde de fer enrobées de polymère à empreintes moléculaires (NP@MIPs)
Very recent years have shown great improvements in the field of molecularly imprinted polymers (MIPs), biomimetic Systems able to selectively recognize a target molecule. Another emerging domain in full expansion is the development of photonic crystals based on highly organized colloïdal particle networks, with the possibility to immobilize them within polymer films: the selective etching of the particles provides 3D-ordered interconnected macroporous structure, called inverse opals. In this PhD, we have combined these two promising concepts (molecular imprinting and photonic crystals in order to elaborate an original self-reporting sensing film exhibiting high sensitivity and selectivity. We have adopted the Langmuir-Blodgett method to form colloïdal silica crystals as templates in combination with the molecular-imprinting technique to prepare highly ordered 3D macroporous hydrogel films (of polymethacrylic acid). The resulting porous material contains both specific molecular recognition nanocavities for bisphenol A and a periodic variation of the dielectric constant which generates a readable optical signal directly (self-reporting) upon binding' the target analyte without the need for labeling. We focused particularly on the optimisation of the optical response of the photonic crystals towards external stimuli (such as pH changes or variation of the BPA concentration) by introducing active defect layer within the materials. Two kinds of defect layers were studied: (i) planar defects made of the same material as the host crystal but varying by the particle size; (ii) planar defects made of a chemically different material, consisting in ferric oxide nanoparticles covered by a molecularly imprinted polymer overlayer (NP@MIP)

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Gandar, Aude. "Échantillonnage et détection des filtres solaires, nouveaux polluants des eaux du littoral méditerranéen". Electronic Thesis or Diss., Perpignan, 2023. http://www.theses.fr/2023PERP0008.

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Abstract (sommario):

Les filtres UV font partie des contaminants émergents portant un risque pour les environnements aquatiques. La quantification de ces molécules utilise généralement des techniques chromatographiques. Une méthode utilisant la spectroélectrochimie a été développée, celle-ci se base sur l’utilisation combinée d’une méthode électrochimique, la chronoampérométrie et la spectrophotométrie UV. Suite à l’application d’un potentiel oxydant, certains filtres UV voient leur spectre d’absorption modifié. La méthode développée permet l’enregistrement des spectres d’absorption UV de la solution étudiée avant et après application d’un potentiel, fixé à +1,8 V vs Ag durant 30 min. Un calcul de déconvolution utilisant le jeu de spectres obtenus permet l’identification et la quantification simultanée de quatre filtres UV. Cette méthode a été mise au point pour l’analyse d’avobenzone, d’octinoxate, d’octocrylène et d’oxybenzone. En plus de la mise au point de la méthode analytique, une campagne d’échantillonnage passif a été réalisée dans les eaux du littoral méditerranéen. Parmi les filtres UV étudiés, le bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine, l’ethylhexyl triazone, l’octocrylène et le diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate ont été quantifiés à des concentrations de l’ordre du µg/L. Une étude de risque menée sur des organismes méditerranéen et tropicaux a montré l’existence d’un risque moyen à fort pour de nombreuses espèces
UV filters are part of the emerging contaminants causing a risk to aquatic environments. Quantification of those molecules usually uses chromatographic technics. A method based on spectroelectrochemistry was developed, it is based on the combined use of an electrochemical experiment, chronoamperometry, and UV spectrophotometry. Some UV filters’ spectrum are modified following oxidation. The developed method enable the recording of UV spectra before and after potential application, set at +1,8 V vs Ag during 30 min. Deconvolution using both spectra is then performed to simultaneously identify and quantify four UV filters. This method was developed for the analysis of avobenzone, octinoxate, octocrylene and oxybenzone. In addition to the analytical method, a passive sampling experiment was performed in Mediterranean waters. Among the studied UV filters, bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine, ethylhexyl triazone, octocrylene and diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate were measured at concentration in the µg/L range. A risk assessment on Mediterranean and tropical species showed a medium to high risk for many species

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Charrier, Thomas. "Développement d'un biocapteur bactérien bioluminescent multicanal pour la détection de polluants dans l'environnement". Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2142.

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Abstract (sommario):

La pollution des eaux est un sujet d‘inquiétude majeur des pouvoirs publics européens. L’analyse des polluants des eaux est réalisée actuellement par des techniques physico-chimiques sensibles mais coûteuses. Les besoins en méthodes alternatives simples et peu polluantes, pouvant amplifier la fréquence des mesures à un moindre coût, sont grandissants. L’objectif de cette thèse a été de développer et valider un biocapteur multicanaux pour la mesure en ligne de la pollution (métallique) des eaux par des bactéries bioluminescentes (BBL) : Lumisens3 (L3). Pour cela, le travail s’est déroulé en quatre étapes : la construction, la caractérisation et l’immobilisation de BBL sensibles, l’optimisation de la détection en ligne de métaux, l’ingénierie de L3 et enfin sa validation pour la détection en ligne de métaux dans des effluents de STEP. Le biocapteur L3 représente une nouvelle approche de l’analyse multiple en ligne des eaux, simple et complémentaire des méthodes classiques La pollution des eaux est un sujet d‘inquiétude majeur des pouvoirs publics européens. L’analyse des polluants des eaux est réalisée actuellement par des techniques physico-chimiques sensibles mais coûteuses. Les besoins en méthodes alternatives simples et peu polluantes, pouvant amplifier la fréquence des mesures à un moindre coût, sont grandissants. L’objectif de cette thèse a été de développer et valider un biocapteur multicanaux pour la mesure en ligne de la pollution (métallique) des eaux par des bactéries bioluminescentes (BBL) : Lumisens3 (L3). Pour cela, le travail s’est déroulé en quatre étapes : la construction, la caractérisation et l’immobilisation de BBL sensibles, l’optimisation de la détection en ligne de métaux, l’ingénierie de L3 et enfin sa validation pour la détection en ligne de métaux dans des effluents de STEP. Le biocapteur L3 représente une nouvelle approche de l’analyse multiple en ligne des eaux, simple et complémentaire des méthodes classiques
Water pollution is a major concern for european authorities. Water pollutants analyze is carried out currently by significant but expensive physicochemical techniques. The needs of simple and low polluting alternative methods, being able to amplify the frequency of measurements at lower cost, are growing. Objective of this thesis was to develop and validate a multichannel biosensor for on line water metal pollution measurement by bioluminescent bacteria (BLB): Lumisens3 (L3). In this purpose, work was divided in four stages: construction, characterization and immobilization of sensitive BLB, on line metal detection optimization, L3 engineering and finally its validation for on line metal detection in WWTP effluent. L3 biosensor represents a new approach of multiple on line water analyzes, simple and complementary to the traditional methods

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Zehani, Nedjla. "Étude et développement de biocapteurs électrochimiques pour la détection de polluants en milieu aqueux". Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10156.

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Abstract (sommario):

Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,…). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN…) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs, en se basant à l'immobilisation d'enzymes sur des microélectrodes en vue de la détection électrochimique d'analytes d'intérêt dans le domaine environnemental. Nous avons montré les potentialités d'application de deux biocapteurs conductimétrique et impédimétrique à base de lipase Candida Rugosa pour la détection directe et rapide des pesticides organophosphorés. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés. Nous avons également élaboré un biocapteur impédimètrique pour une détermination très sensible de la phospholipase A2 en utilisant les nanoparticules d'or afin de renforcer la conductivité électrique. Enfin, nous avons développé un biocapteur de tyrosinase pour la détection du Bisphénol A, en se basant sur la modification électrochimique des électrodes de diamant dopé qui possèdent des propriétés électriques remarquables et uniques, avec l'ajout de nanotube de carbone multi-feuillet, ce qui permet d'améliorer des performances analytiques du biocapteur, en particulier sa limite de détection et sa stabilité. Les biocapteurs à base de lipase et de tyrosinase ont été appliqués avec succès à la quantification des composés organophosphorés et du bisphénol A respectivement dans plusieurs échantillons d'eaux réelles
A biosensor is an analytical device, used for the detection of an analyte, that combines a biological component so-called a receptor (e.g. enzyme, antibody, DNA, microorganism) to a physical transducer (e.g. electrochemical, optical or thermal). In last decade, biosensors are quite promising tools since they are rapid, selective and cost effective, with an increasing interest for their application in various fields (e.g environment, food, health). In this work, we developed different biosensors based on immobilized enzymes onto microelectrodes in view of electrochemical detection. First, we demonstrated the potentialities of conductometric and impedimeteric biosensors based on lipase from Candida Rugosa for direct and rapid detection of organophosphate pesticides. In order to enhance the analytical performances of the developed devices, we tried to optimize enzyme immobilization as well as several operational parameters. We also elaborated an impedimetric biosensor for a sensitive determination of phospholipase A2 activity. Finally, a tyrosinase biosensor was developed for ultra-sensitive detection of Bisphenol A, based on the unique proprieties of boron doped diamond electrodes and taking advantage the use of multi walled carbon naotubes to improve the stability and detection limit of biosensor. We also demonstrated the applicability of both biosensors based on lipase and tyrosinase for the detection of organophosphate pesticides and bisphenol A in river water

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Jasmin, Jean-Philippe. "Élaboration de capteurs nanostructurés pour la détection de polluants métalliques à l'état de traces". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLE010/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur la fonctionnalisation d’électrodes sérigraphiées par électrogreffage de sels de diazonium pour la détection de micropolluants métalliques. Deux types de fonctionnalisation ont été étudiés : la fonctionnalisation par des groupements organiques sélectifs et la nanostructuration avec des nanoparticules d’or pour augmenter les performances analytiques des électrodes. La première partie des travaux traite de la fonctionnalisation d’électrodes carbonées sérigraphiées par des ligands macrocycliques; ces ligands ont été choisis en se basant sur une étude bibliographique pour leurs affinités pour le Cu (II), le Pb (II) et l’UO2 (VI). Le greffage covalent de ces macrocycles sur les électrodes sérigraphiées conduit à des capteurs potentiellement sélectifs. Les performances analytiques de ces capteurs ont été déterminées et l’influence de différents interférents sur la détection des espèces cibles a été étudiée. La seconde partie des travaux concerne la mise en œuvre d’une méthode de nanostructuration d’électrodes sérigraphiées par immobilisation covalente de nanoparticules d'or nues ou préalablement fonctionnalisées. Deux types de nanoparticules d’or possédant des caractéristiques différentes ont été utilisées : nanoparticules de type Eah et de type Turkevich. La nature, la taille et l’état de surface des nanoparticules utilisées ont une influence sur la nanostructuration des électrodes sérigraphiées et en conséquence sur leurs propriétés électrochimiques. La dernière partie de ce travail vise la mise au point d’un protocole de détection des micropolluants métalliques avec les électrodes sérigraphiées nanostructurées et fonctionnalisées. Les performances analytiques ont été déterminées et comparées aux systèmes sans nanoparticules d’or afin de préciser l’apport de ces nanoparticules sur les performances des électrodes
This work focuses on screen-printed electrodes functionalization by electrografting of diazonium salts in order to be used as metallic micropollutants sensors. Two kind of functionalization were treated; the functionalization by organic groups selective of metal ions owing selective sensors and, the nanostructuration with gold nanoparticles to increase the analytical performances of the sensors. The first part of the work deals with the functionalization of screen-printed electrodes with macrocyclic ligands, chosen from a bibliographic study, for their respective affinities for Cu (II), Pb (II) and UO2 (VI). Covalent grafting of this macrocycles on screen-printed electrodes leads to potentially selective sensors. The analytical performances of these sensors as well as the influence of many interference species on the detection were studied.A second part handles with methods for the nanostructuration of screen-printed electrodes by covalent immobilization of naked or functionalized gold nanoparticles. Two types of gold nanoparticles, with different characteristics have been studied. The nature, the size and the surface state of the gold nanoparticles were found to be key parameters that influence on the nanostructuration of screen-printed electrodes and consequently on their electrochemical properties. The last part of this work concerns the development of a detection protocol for metallic micropollutants with the nanostructured and functionalized screen-printed. The analytical performances have been studied and compared with systems without nanoparticles in order to highlight the contribution of the gold nanoparticles on the performance of the electrodes

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Guo, Zhenzhong. "Développement de biocapteurs électrochimiques pour la détection de polluants environnementaux et pour la sécurité alimentaire". Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10044/document.

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Abstract (sommario):

De nos jours, les biocapteurs électrochimiques constituent des outils rapides, fiables, rentables et sans marquage pour la détection sur site des polluants environnementaux et l’évaluation des critères de sécurité alimentaire et pour la détection des résidus militaires sur le terrain. Nous avons développé des biocapteurs d’affinité basés sur des récepteurs biologiques pour la détection électrochimique de l'estradiol dans des échantillons environnementaux et de molécules odorantes dans l'adultération de viande de porc. Des biocapteurs sensibles, sélectifs, rapides, simples reproductible, stables et efficaces ont été élaborés. En outre, une autre stratégie basée sur des nanomatériaux intégrés a été employée pour élaborer un capteur biomimétique pour la détection d’explosifs, qui a montré de bonnes qualités dans la protection de l'environnement. A la fin du manuscrit, certaines perspectives sont discutées
Nowadays, electrochemical biosensors are rapid, reliable, cost-effective and label-free tools for in field monitoring of environmental pollutants, for assessing the food safety criterion and for detection of the territory military residues. We developed biological receptors based affinity biosensors for electrochemical detection of estradiol in environment samples and odorant molecules in pork meat adulteration. The sensitive, selective, rapid, simple, repetitive, stable and effective biosensors were produced. In addition, another strategy entrapment based on integrated nano-material was used to produce a biomimetic sensor for explosives detection, which has shown good valuable in environmental protection and homeland security. In the end, certain significant prospective are discussed

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Gueuné, Hervé. "Développement de bioessais à l'aide de bactéries génétiquement modifiées pour la détection de polluants environnementaux". Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2070.

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Abstract (sommario):

La Décision Européenne n°2455/2001/CE a publié en 2001 une liste de 33 substances à détecter dans l’eau. Nous avons abordé, avec des méthodes biologiques innovantes, le problème de la détection de deux de ces substances, le tributylétain (TBT), un biocide couramment utilisé dans les peintures antisalissures et interdit dans de nombreux pays, et l’atrazine, un herbicide. La bactérie Escherichia coli TBT3, qui a été obtenue par mutagenèse aléatoire, est sensible aux organoétains mais son mécanisme d’induction est inconnu. L’étude au niveau moléculaire de cette bactérie a permis d’aboutir à un mécanisme vraisemblable de la réponse au TBT, grâce à la localisation d’un promoteur et d’un nouveau régulateur transcriptionnel, responsables de l’induction de la bioluminescence. Un dispositif innovant a été fabriqué pour distinguer les peintures interdites contenant du TBT de celle n’en contenant pas. Un bioessai simple est proposé comme alternative aux analyses chimiques. En parallèle, une nouvelle bactérie, dont la bioluminescence est inductible par l’atrazine, a été développée en détournant le système de dégradation de l’atrazine provenant de la bactérie environnementale Pseudomonas sp. ADP. Cette nouvelle bactérie bioluminescente permettra une détection simple et rapide de l’atrazine dans l’eau et le sol
The European decision n°2455/2001/EC published in 2001 a list of 33 priority substances to be detected in water. We addressed the problem of the detection with innovative biological methods for two substances, the tributyltin (TBT) a biocide broadly used in antifouling paint and now banned for many countries and the herbicide atrazine. The bacterium E. Coli TBT3, which was made by random mutagenesis, is sensitive to organotins but its induction mechanism remained unknown. A comprehensive molecular study of this bacterium led to a plausible mechanism of TBT response, thanks to the localization of a promoter and a new transcriptional regulator YgaV involved in the induction of bioluminescence. An innovative device was made to distinguish prohibited paints containing TBT from those without TBT. A simple alternative bioassay is now proposed to the conventional analyses. In a second step, a new bacterium, whose bioluminescence was activated by atrazine, was also developed by using the biodegradation system of atrazine from an environmental bacterium Pseudomonas sp. ADP. This new bioluminescent bacteria will allow a simple and rapid way to detect atrazine both in water and in soil

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Matei, Ghimbeu Camelia. "Elaboration et caractérisation de couches mince d'oxydes métalliques pour la détection de gaz polluants atmosphériques". Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ050S/document.

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Abstract (sommario):

La demande de capteurs de gaz performants simples, petits, et de faible coût est d'un grand intérêt si l'on prend en considération les problèmes de santé et d'environnement. C'est pourquoi nous avons décidé de développer la fabrication de couches minces d'oxydes métalliques semiconducteurs, qui présentent une bonne affinité vis-à-vis de beaucoup de gaz polluants, mais, qui, cependant, présentent un problème de sensibilité croisée et, qui, aussi, doivent fonctionner à températures élevées. Ces couches minces (SnO2, SnO2 dopé cuivre, WO3, In2O3, In2O3 dopé étain, ZnO) ont été déposées sur des plaquettes d'alumine recouverte partiellement de platine à l'aide d'une nouvelle technique de déposition: le Spray électrostatique, qui permet une grande flexibilité des paramètres de déposition (température, débit, vitesse du flux,…..). La Microscopie Electronique en Balayage et en Transmission ont révélé une nano structure homogène dont la morphologie présente la porosité désirée. Les analyses par Dispersion et Diffraction de Rayons X, ainsi que la spectroscopie Raman ont montré que ces couches minces ont obtenu la cristallinité désirée, ainsi qu'une bonne pureté, pour l'emploi en capteurs de gaz. Nous avons alors évalué les performances des couches minces pour la détection de différents gaz polluants de nature réductrice ou oxydante: H2S, SO2, NO2. De toutes les compositions étudiées, c'est l'oxyde d'étain dopé de 1% de cuivre (Cu-SnO2) qui s'est montré le plus sensible pour la détection de H2S, à basse température, sans présenter de sensibilité croisée aux deux autres gaz. Les couches minces d'oxyde de tungstène (WO3) présentent la meilleure sensibilité pour NO2, à 150°C, de toutes les compositions. Malheureusement, la réponse à NO2 interfère avec la réponse à H2S. Pour lever cette ambiguïté, on peut utiliser des couches minces d'oxyde de zinc (ZnO), qui présente une très grande sensibilité à NO2, par rapport à SO2 et H2S. Enfin, nous avons trouvé que toutes les compositions de couches minces étaient pratiquement insensibles à SO2. Sur la base de ces résultats, nous pouvons proposer la conception d'une matrice miniaturisée de capteurs permettant de détecter et de quantifier un mélange des gaz H2S/NO2
The demand of simple, small, low cost and performing gas sensors for the detection of pollutant gases is of great interest taking into consideration the health and environmental problems. For this purpose we decided to develop thin films of metal oxide semiconductors which present a good affinity to many pollutant gases, but, which, however present a problem of cross-sensitivity and, additionally, which must work at elevated temperatures. These thin films (SnO2, Cu-doped SnO2, WO3, In2O3, Sn-doped In2O3 and ZnO) have been deposited on Pt- partially coated alumina using a novel innovative technique, i.e., Electrostatic Spray Deposition allowing easy deposition parameter (temperature, flow rate, time etc.) variation. Homogeneous, nano-structured films with desired porous morphology have been obtained as revealed by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy techniques. The microstructure studied using Energy Dispersive X-ray Analysis, X-ray Diffraction respectively Raman spectroscopy methods showed that we have successfully obtained the desired crystallinity and a good purity of the films for gas sensor use. The sensing performance of the films to different oxidizing and reducing pollutant gases (H2S, SO2 and NO2) has been yet evaluated. From all the studied films, the 1% Cu-doped SnO2 ones proves to be the most sensitive for the detection of H2S at low operating temperatures and furthermore present no cross-sensitivity for the two other gases. WO3 films presents the highest sensitivity to NO2 at 150°C compared with all the other composition films, but unfortunately the NO2 response interferes with the H2S response. To avoid this ambiguity, we can use ZnO films, which present a very high sensitivity to NO2 compared to SO2 and H2S response. Additionally, all the films were almost insensitive to SO2. On the base of these results we can propose the conception of a competitive miniaturized sensor array dedicated to detect and to quantify a H2S/NO2 mixture

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Matei, Ghimbeu Camelia. "Elaboration et caractérisation de couches mince d'oxydes métalliques pour la détection de gaz polluants atmosphériques". Electronic Thesis or Diss., Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ050S.

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Abstract (sommario):

La demande de capteurs de gaz performants simples, petits, et de faible coût est d'un grand intérêt si l'on prend en considération les problèmes de santé et d'environnement. C'est pourquoi nous avons décidé de développer la fabrication de couches minces d'oxydes métalliques semiconducteurs, qui présentent une bonne affinité vis-à-vis de beaucoup de gaz polluants, mais, qui, cependant, présentent un problème de sensibilité croisée et, qui, aussi, doivent fonctionner à températures élevées. Ces couches minces (SnO2, SnO2 dopé cuivre, WO3, In2O3, In2O3 dopé étain, ZnO) ont été déposées sur des plaquettes d'alumine recouverte partiellement de platine à l'aide d'une nouvelle technique de déposition: le Spray électrostatique, qui permet une grande flexibilité des paramètres de déposition (température, débit, vitesse du flux,…..). La Microscopie Electronique en Balayage et en Transmission ont révélé une nano structure homogène dont la morphologie présente la porosité désirée. Les analyses par Dispersion et Diffraction de Rayons X, ainsi que la spectroscopie Raman ont montré que ces couches minces ont obtenu la cristallinité désirée, ainsi qu'une bonne pureté, pour l'emploi en capteurs de gaz. Nous avons alors évalué les performances des couches minces pour la détection de différents gaz polluants de nature réductrice ou oxydante: H2S, SO2, NO2. De toutes les compositions étudiées, c'est l'oxyde d'étain dopé de 1% de cuivre (Cu-SnO2) qui s'est montré le plus sensible pour la détection de H2S, à basse température, sans présenter de sensibilité croisée aux deux autres gaz. Les couches minces d'oxyde de tungstène (WO3) présentent la meilleure sensibilité pour NO2, à 150°C, de toutes les compositions. Malheureusement, la réponse à NO2 interfère avec la réponse à H2S. Pour lever cette ambiguïté, on peut utiliser des couches minces d'oxyde de zinc (ZnO), qui présente une très grande sensibilité à NO2, par rapport à SO2 et H2S. Enfin, nous avons trouvé que toutes les compositions de couches minces étaient pratiquement insensibles à SO2. Sur la base de ces résultats, nous pouvons proposer la conception d'une matrice miniaturisée de capteurs permettant de détecter et de quantifier un mélange des gaz H2S/NO2
The demand of simple, small, low cost and performing gas sensors for the detection of pollutant gases is of great interest taking into consideration the health and environmental problems. For this purpose we decided to develop thin films of metal oxide semiconductors which present a good affinity to many pollutant gases, but, which, however present a problem of cross-sensitivity and, additionally, which must work at elevated temperatures. These thin films (SnO2, Cu-doped SnO2, WO3, In2O3, Sn-doped In2O3 and ZnO) have been deposited on Pt- partially coated alumina using a novel innovative technique, i.e., Electrostatic Spray Deposition allowing easy deposition parameter (temperature, flow rate, time etc.) variation. Homogeneous, nano-structured films with desired porous morphology have been obtained as revealed by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy techniques. The microstructure studied using Energy Dispersive X-ray Analysis, X-ray Diffraction respectively Raman spectroscopy methods showed that we have successfully obtained the desired crystallinity and a good purity of the films for gas sensor use. The sensing performance of the films to different oxidizing and reducing pollutant gases (H2S, SO2 and NO2) has been yet evaluated. From all the studied films, the 1% Cu-doped SnO2 ones proves to be the most sensitive for the detection of H2S at low operating temperatures and furthermore present no cross-sensitivity for the two other gases. WO3 films presents the highest sensitivity to NO2 at 150°C compared with all the other composition films, but unfortunately the NO2 response interferes with the H2S response. To avoid this ambiguity, we can use ZnO films, which present a very high sensitivity to NO2 compared to SO2 and H2S response. Additionally, all the films were almost insensitive to SO2. On the base of these results we can propose the conception of a competitive miniaturized sensor array dedicated to detect and to quantify a H2S/NO2 mixture

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Lapeine, David. "Etude et optimisation de nouveaux types de capteurs pour la détection de polluants en milieu aquatique". Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT256/document.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous présentons l’étude et la réalisation de micro-capteurs pour les systèmes de gestion des risques naturels. Le cahier des charges était centré sur les possibilités de concevoir des capteurs de polluants pour la surveillance des zones lagunaires dans le sud montpelliérain. Ces capteurs devaient être conçus dans une démarche « faible coût », résistant aux contraintes du milieu et pouvant communiquer et temps réel. Le premier chapitre s’appuie sur une étude bibliographique des différentes méthodes de mesures qui peuvent être utilisées pour faire de la détection de polluants et des matériaux potentiels pour réaliser le capteur. La technique de mesure la plus appropriée pour répondre aux deux premiers points du cahier des charges s’appuie sur la réalisation de transducteurs acoustiques à base de PZT en envisageant un processus technologique basé sur la technique de sérigraphie. Après avoir justifié notre choix de la technique de dépôt par sérigraphie, nous avons détaillé dans le second chapitre le processus technologique, en commençant par la réalisation de l’encre PZT, puis par le dessin des masques et pour finir nous avons détaillé les étapes de dépôt et de fonctionnalisation des transducteurs sur substrat d’alumine et sans substrat. A partir de ces premières réalisations, nous avons présenté les moyens et outils de caractérisation nécessaires pour pouvoir évaluer les différentes étapes du processus technologique mis en place, avec une attention particulière portée sur la qualité du matériau PZT et sur ses propriétés piézoélectriques. Il s’agit d’une part d’études morphologiques (images MEB, profilomètre) et structurelles (diffraction X, EDX) et d’autre part de la mesure des grandeurs piézoélectriques et diélectriques (piézomètre, analyses spectrales et d’impédances). Dans le troisième chapitre nous avons abordé le volet système de cette étude, avec la réalisation de prototypes basés sur les transducteurs sérigraphiés développés au chapitre 2. Les capteurs réalisés ont été testés et étalonnés avec des solutions d’éthanol et de toluène. Pour cela les capteurs sérigraphiés ont été testés sur des bancs expérimentaux afin de valider la technique de la mesure du temps de vol des ondes acoustiques. Dans l’optique de la miniaturisation et de l’intégration du système nous avons mis en place une électronique de commande embarquée à l’aide d’un module dédié. Enfin, pour pouvoir affiner les mesures, nous avons vu que nous pouvions envisager de croiser/corréler plusieurs paramètres. C’est ainsi que nous avons développé un capteur sérigraphié pour la mesure de la conductivité électrique en milieu aquatique. A partir des premiers résultats expérimentaux obtenus nous avons pu valider le principe de la méthode. Dans le quatrième et dernier chapitre de ce manuscrit, nous avons présenté les toutes premières études et réalisations sur la technologie LTCC. En reprenant les paramètres du processus utilisés lors des dépôts sur substrat d’alumine, nous avons réalisé et caractérisé des transducteurs déposés sur une feuille de céramique LTCC. Les premières caractérisations morphologiques et piézoélectriques sont encourageantes et les premiers tests acoustiques ont montré que la génération d’ondes acoustiques était tout à fait possible et qu’une utilisation en vue de la réalisation de capteurs de polluants était envisageable avec cette technologie. Enfin, nous avons pu réaliser une première structure 3D intégrant une cavité d’analyse. Là encore les débuts sont très prometteurs même s’il reste encore beaucoup de travail de « réglage » pour améliorer cette technologie. De plus, cette première réalisation 3D, ouvre de nombreuses perspectives au niveau de l’équipe en vue du développement de nouveaux capteurs
In this thesis, we introduce the study and implementation of micro-sensors for natural risk management systems. The specification focused on the possibilities to develop a pollutant sensor capable of detecting the presence of hydrocarbons in the lagoon environments of southern Montpellier.These sensors should be designed in a "low cost" gait, resistant to environmental constraints and able to communicate in real time. The first chapter is based on a bibliographical study of the different methods of measurement that can be used for the detection of pollutants and potential materials for making the sensor. The most suitable measurement technology to answer the first two points of the specification is based on the implementation of acoustic transducers made from PZT with a technological process using the screen-printing technique. After justifying our choice of screen-printing deposition technique, we have detailed in the second chapter the technological process: first with the achievement of PZT ink, then with the masks design, and finally with the steps deposition and functionalization of transducers on alumina substrate and without substrate. From these first achievements, we have submitted the means and characterization tools needed to evaluate the different steps of the technological process set up with a focus on the quality of the PZT material and its piezoelectric properties. It is first about morphological (SEM images, profilometer) and structural (XRD, EDX) studies, and then about the measurement of piezoelectric and dielectric values (piezometer, spectral and impedance analyses). In the third chapter we discussed the sensor, with the production of prototypes based on screen-printed transducers developed in Chapter 2. The sensors were tested and calibrated with solutions of ethanol and toluene. For this, the screen-printed sensors were tested in experimental benches to validate the measurement technique of the acoustic waves time of flight. In view of the miniaturization and the integration of the system, we have set an electronic control board with a dedicated module. Finally in order to improve the measurements, we have shown that we could consider crossing/correlating several parameters. Thus, we have developed a screen-printed sensor for the measurement of the electrical conductivity in aquatic environment. From the first experimental results we validated the principle of the method. In the fourth and final chapter of this manuscript, we presented the first studies and achievements on the LTCC technology. By repeating the process parameters used during deposition on alumina substrate, we realized and characterized transducers placed on on a LTCC ceramic sheet. The first morphological and piezoelectric characterizations are encouraging, and the first acoustic tests have shown that the generations of acoustic waves, and a use for the production of sensors of pollutants were possible with this technology. Finally we have been able to achieve a first 3D structure incorporating an analysis cavity. Here again, results are very encouraging, although "adjustments" are needed to improve the technology. Also this 3D realization opens up many opportunities for the team to develop new sensors

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Faye, Cheikh Benoit. "Détection des polluants métalliques particulaires dans les liquides par la spectroscopie de plasma induit par laser". Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10099/document.

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Abstract (sommario):

La pollution des eaux est une préoccupation majeure relayée par la Communauté Européenne. Cette problématique s'accentue avec les particules métalliques et l'émergence de produits nanostructurés tels les Nano-objets, leurs Agrégats et leurs Agglomérats (NOAA). Ces NOAA constituent un cas particulier de polluants du fait de leurs propriétés physicochimiques. La surveillance et le contrôle de ces polluants dans les eaux, nécessite le développement d'instruments de mesure aptes à répondre à ce fléau environnemental. Dans ce contexte, la technique de spectroscopie de plasma induit par laser ou Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) a été retenue à l'INERIS. Elle permet l'identification chimique élémentaire des polluants sous forme particulaire dans la matrice liquide et la détermination de leurs concentrations in-situ et en temps réel. Ce travail de thèse a permis d'optimiser l'analyse des suspensions par LIBS avec deux modes d'échantillonnage. La première partie de l'étude a porté sur le couplage LIBS avec un jet liquide et les limites de détection du titane ont été évaluées à 0.5 mg/L. Dans la deuxième partie, les suspensions ont été aérosolisées avec un nébuliseur et analysées par LIBS. Les résultats obtenus en comparant ces deux modes d'échantillonnage montrent que le jet liquide peut être avantageux pour l'analyse de particules dans les liquides. Cependant le mode aérosol présente un intérêt pratique à condition d'avoir un rendement d'aérosolisation supérieur à 50%. Au final, ce travail de thèse démontre l'applicabilité de la LIBS comme outil potentiel pour l'analyse in situ de particules dans les liquides telle que la surveillance et le contrôle des eaux usées
Water pollution is a major concern, as noted by the European Community. This problem is accentuated with metallic particles and the emergence of nanostructured products such as Nano-Objects, their Aggregates and their Agglomerates (NOAA). These are the special types of pollutants owing their physicochemical properties. The monitoring and control of these pollutants in water require the development of measurement instruments which are capable to anwer this environmental problem. In this context, the technique of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has been developed at INERIS. It not only allows the chemical identification of these particles pollutants present in liquids, but also the determination of their concentrations in situ and in real time. This thesis has optimized the analysis of suspensions by LIBS with two sampling modes. The first mode focused on coupling LIBS with a liquid jet in which the detection limits of titanium dioxide were estimated at 0.5 mg/L. In the second mode, the suspensions were aerosolized with a nebulizer and analyzed by LIBS. The results obtained by comparing these two sampling modes show that the liquid jet may be advantageous for the analysis of suspensions. However, the aerosol mode has a practical interest if it has an aerosolization efficiency of over 50%. Finally, this work demonstrates the applicability of LIBS as a potential tool for in situ particle analysis of suspensions such as monitoring and control of wastewater

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MAI, Anh Tuan. "Développement de biocapteurs électrochimiques à base de tyrosinase pour la détection de polluants organiques en phase aqueuse". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007508.

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Abstract (sommario):

Le travail de cette thèse a consisté à développer des microbiocapteurs de type ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) et conductimétrique en utilisant l'enzyme tyrosinase pour la détection de pesticides dans l'eau. Ces deux types de capteurs ont été mis au point à l'Institut International de Formation de Science en Matériaux (ITIMS), Viet Nam. En particulier, les étapes de diffusion de dopants ont été réalisées par la technique Spin On Glass (SOG). La biofonctionnalisation de ces capteurs a été réalisée par immobilisation de l'enzyme tyrosinase avec de la bovine sérum albumine (BSA) en présence de vapeur de glutaraldéhyde. Le temps de contact avec le glutaraldéhyde, la charge en enzyme, le pH, la nature du substrat, le temps pour chaque mesure... ont été optimisé afin d'obtenir les meilleurs caractéristiques analytiques possibles. Ces capteurs nous ont permis de détecter en phase aqueuse des dérivés phénoliques ainsi que des pesticides de type diuron et atrazine. La limite de détection est de 2,15 ppb pour l'atrazine et 2,33 ppb pour le diuron, le temps de réponse est de 1 à 5 minutes, l'activité enzymatique reste de 90% après 23 jours dans un tampon à 4°C et la dérive est de 5%.

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Mai, Anh Tuan. "Développement des biocapteurs électrochimiques à base de tyrosinase pour la détection des polluants organiques en phase aqueuse". Lyon 1, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/73/40/PDF/tel-00007508.pdf.

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Abstract (sommario):

Le travail de cette thèse a consisté à développer des microbiocapteurs de type ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) et conductimétrique en utilisant l'enzyme tyrosinase pour la détection de pesticides dans l'eau. Ces deux types de capteurs ont été mis au point à l'Institut International de Formation de Science en Matériaux (ITIMS), Viet Nam. En particulier, les étapes de diffusion de dopants ont été réalisées par la technique Spin On Glass (SOG). La biofonctionnalisation de ces capteurs a été réalisée par immobilisation de l'enzyme tyrosinase avec de la bovine sérum albumine (BSA) en présence de vapeur de glutaraldéhyde. Le temps de contact avec le glutaraldéhyde, la charge en enzyme, le pH, la nature du substrat, le temps pour chaque mesureont été optimisé afin d'obtenir les meilleurs caractéristiques analytiques possibles. Ces capteurs nous ont permis de détecter en phase aqueuse des dérivés phénoliques ainsi que des pesticides de type diuron et atrazine. La limite de détection est de 2,15 ppb pour l'atrazine et 2,33 ppb pour le diuron, le temps de réponse est de 1 à 5 minutes, l'activité enzymatique reste de 90 % après 23 jours dans un tampon à 4ʿC et la dérive est de 5 %

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Delmarre, David. "Incorporation de porphyrines dans les matrices sol-gel : études spectroscopiques et application à la détection de polluants". Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0024.

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Abstract (sommario):

Le but de ce travail de thèse était de réaliser des capteurs de molécules polluantes à l'aide de porphyrines incorporées dans des matrices sol-gel. La première partie de ce travail a été consacrée a l'étude des interactions entre molécules sondes et environnement local en solution et en milieu sol-gel. Ceci a été réalisé à l'aide de porphyrines d'étain qui se sont révélés sensibles aux effets de solvant et au ph. Puis dans un second temps a l'aide de porphyrines non-métallées a cause de leur sensibilité aux variations de ph qui ont permis de calculer le ph à l'intérieur des matrices sol-gel. Une fois les interactions entre molécules sondes et matrice mieux comprises, la deuxième partie de cette thèse a consiste à étudier les interactions entre molécules sondes et polluants. Les études ont été menées dans un premier temps en solution puis en milieu sol-gel. La détection d'amine a pu être réalisée en utilisant une porphyrine de cobalt greffable. Le seuil de détection de la pyridine est de 100g/l. La deuxième partie a consisté à étudier la détection des sels de métaux lourds par des porphyrines non-métallées. Les matériaux sol-gel ne se sont pas révélés intéressants pour ce type de détection mais il a été montre que 90% des ions diffusent dans la matrice, cette propriété pourrait se révéler intéressante dans la purification de l'eau. Enfin une nouvelle structure permettant de limiter les interactions en ions et matrice semble être prometteuse pour la détection des ions métalliques.

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Desmet, Cloé. "Systèmes de détection multiparamétrique de marqueurs biologiques ou de polluants, appliqués au diagnostic et au contrôle environnemental". Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10149/document.

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Abstract (sommario):

Les travaux présentés dans cette thèse concernent le développement de nouveaux outils d'analyse multiparamétrique de type biopuce ou puce électrochimique, appliqués au diagnostic et au contrôle environnemental. Le premier axe de recherche a pour objectif le diagnostic, par la détection de panels d'anticorps marqueurs d'un état pathologique dans le sérum de patients. Dans cette optique, deux systèmes d'immunotests ont été développés, permettant la détection multiparamétrique d'anticorps spécifiques grâce à l'analyse automatisée et haut-débit d'échantillons de sérum. Cette approche s'est basée sur la capture des anticorps cibles par des sondes antigéniques immobilisées selon une matrice de plots sur des membranes constituant les fonds de puits de micro-plaques. La détection des interactions est effectuée par colorimétrie à l'aide d'un marqueur enzymatique. Ces outils ont permis l'analyse de 96 échantillons en moins de trois heures, et ont été mis au point pour deux applications. La première consiste en le diagnostic d'allergies, et la seconde s'intéresse au diagnostic du cancer. La seconde partie des travaux est appliquée au contrôle environnemental par surveillance de l'eau. Des pesticides, toxines et explosifs ont été définis comme composés cibles du test multiparamétrique. Afin de les intégrer dans une matrice de plots, des conjugués sondes ont été synthétisés à partir de ces haptènes. Après criblage et optimisation des conjugués en fonction de leur réactivité et réactivité-croisée avec les anticorps spécifiques, l'outil développé a démontré ses performances analytiques en termes de sensibilité et de sélectivité pour la détection des cibles. Un autre capteur pour la surveillance de l'eau a été développé dans le cadre du projet Européen BONAS. Ce test électrochimique vise à détecter des précurseurs d'explosifs utilisés dans la préparation de systèmes explosifs improvisés, pour la localisation de fabriques de bombes artisanales. La puce mise au point consiste en un réseau d'électrodes sérigraphiées, modifiées par électrodépôt de différents métaux
The work reported in this thesis focuses on the development of new multiplex analytical devices on biochip or electrode microarray format, dedicated to diagnosis and environmental monitoring. The objective of the first research axis is diagnosis, thanks to the detection in patients’ serum of a panel of antibodies, biomarkers of a pathological state. For that purpose, two immunotests have been developed, enabling the multiparametric detection of specific antibodies by automated and high-throughput analysis of serum samples. This approach is based on the antibodies capture by antigens probes immobilized in a matrix of spots on a membrane surface composing the wells bottom of a micro-titer plate. Enzyme-labeled antibodies have been used, providing a colorimetric detection. This device enabled the achievement of the analysis of 96 samples in less than three hours and has been applied to different applications. The first one consists of allergy diagnosis, and the second focuses on cancer diagnosis. The second part of this work is applied to environmental monitoring, through water analysis. Different types of pollutants have been defined as targets: pesticides, toxins and explosives. In order to integrate them in a matrix of probes, different conjugates have been synthesized with these haptens. After screening and optimization of the conjugates through their reactivity and cross-reactivity with the specific antibodies, the developed device demonstrated his analytical performances in terms of sensitivity and selectivity. Finally, for the European Project BONAS, a last sensor based on water analysis has also been developed. This electrochemical microarray aims to detect explosives precursors, used in improvised explosive devices, for the localization of hidden bomb factory. The chip was designed as a screen-printed electrode network, which was modified by different metals electrodeposition

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Baudet, Emeline. "Micro-capteurs optiques fonctionnant dans l'infrarouge pour la détection de polluants émergents en eaux souterraines et marines". Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S041/document.

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Abstract (sommario):

Le développement de capteurs optiques fonctionnant dans le moyen infrarouge est un enjeu majeur pour détecter les (bio-) molécules. En effet, le moyen infrarouge (4000 - 400 cm-1) contient une grande majorité des absorptions dues aux vibrations des molécules organiques. L'objectif de ces travaux de recherche est d'élaborer des capteurs plus sélectifs, plus sensibles et plus compacts. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent donc le développement de guides d'ondes optiques à base de verre de chalcogénure sensibles aux molécules cibles via l'absorption de la partie évanescente de la lumière guidée se propageant à la surface du guide. La synthèse des matériaux infrarouges est l'une des étapes clés. Les verres de chalcogénures sont des matériaux particulièrement appropriés pour cette application de détection de polluants. Ces verres présentent un large domaine de transparence dans l'infrarouge (2 - 15 µm pour les verres à base de sélénium) et des indices de réfraction élevés (entre 2 et 3). L'élaboration du guide d'onde nécessite la fabrication de couches minces de verre de chalcogénure par pulvérisation cathodique RF magnétron. Afin de maîtriser le développement du micro-capteur infrarouge, un plan d'expériences a été élaboré pour étudier l'influence des paramètres de dépôt sur les caractéristiques des couches minces. L'architecture du guide a été définie et réalisée par gravure RIE-ICP (gravure ionique réactive couplée au procédé de gravure plasma à couplage inductif) et les mesures de pertes optiques et d'injection dans le MIR (6,3 µm et 7,8 µm) ont été réalisées. Il s'agit des tous premiers guides fonctionnant aussi loin dans le moyen infrarouge. L'ultime étape consiste à fonctionnaliser la surface du guide augmenter sa sélectivité. Des premiers tests ont été réalisés sur un cristal ATR en ZnSe par un polymère hydrophobe. Ils ont permis la détection de molécules polluantes absorbant à 13,8 µm, présentes en très faible concentration (25 ppb) dans des solutions d'hydrocarbures (BTX) ou des eaux plus complexes (eaux de station d'épuration et eaux souterraines)
Development of mid-IR optical sensors is a challenge of great importance for detection of biochemical molecules. Mid-infrared range (4000-400 cm-1) contains the absorptions related to the vibrations of organic molecules. The aim of this work is the elaboration of sensors more selective, sensitive and compact. The work reported in this thesis concerns the development of optical waveguides based on chalcogenide glasses. The evanescent field is used for the detection of pollutant molecules diffusing to the surface of optical waveguide. One of the main step of this research is the synthesis of infrared material. Chalcogenide glasses are appropriate for sensing applications. Indeed, they are used for their wide transparency in the infrared range (2 – 15 µm for selenide glasses) and their high refractive index (between 2 and 3). Elaboration of optical waveguide requires fabrication of chalcogenide thin films by RF magnetron sputtering. In order to control the development of infrared micro-sensor, an experimental design was established to study the influence of sputtering parameters on thin films characteristics. Design of the optical waveguide was defined and etched by RIE-ICP (reactive ion etching-inductively coupled plasma). Measurement of optical losses and injection in mid-infrared (7,8 µm) were realized. This is the first optical waveguides working as far in the mid-infrared. The last step concerns the functionalization of surface waveguides in order to increase their selectivity. First tests were realized on ZnSe ATR prism with a hydrophobic polymer. Thus, detection of pollutant molecules absorbing at 13,8 µm, with very low concentrations (25 ppb), in hydrocarbons solutions (BTX) or in complex water (water purification plant and groundwater) was performed

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Fuchs, Sophie. "Conception et réalisation de méthodes de détection de polluants gazeux atmosphériques à l'aide d'un nez électronique portable". Thesis, Metz, 2008. http://www.theses.fr/2008METZ046S/document.

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Abstract (sommario):

La pollution atmosphérique malodorante provient essentiellement de quatre gaz SO2, H2S, NO2 et NH3. Afin de réduire au mieux ces effets néfastes sur la santé et l'environnement, il faut contrôler en continu les émanations de gaz le plus près possible de la source. Ce qui nécessite un appareil capable de détecter ces gaz polluants, simple d'utilisation, de taille et poids réduits. C'est dans cette optique que nous avons réalisé un nez électronique portable, servant à détecter les quatre gaz cibles déjà cités. La partie sensible de ce prototype est constituée d'une matrice de six capteurs à oxydes métalliques semi-conducteurs, dont nous utilisons la sensibilité croisée. Le nez électronique fonctionne sur le même principe que le nez humain, il doit apprendre à reconnaître une odeur. Cette phase d'apprentissage se déroule au laboratoire où nous envoyons sur les capteurs des mélanges gazeux connus et contrôlés. La réponse des capteurs varie en fonction de la nature du gaz (réducteur ou oxydant) et de leur sensibilité à celui-ci. Puis l'utilisation de méthodes d'analyse de données a prouvé que notre nez électronique peut discriminer un mélange gazeux complexe et le quantifier. Ensuite nous avons placé le nez électronique en situation réelle, en étudiant l'odeur dégagée par des fientes de canards dans une ferme expérimentale. Les résultats obtenus ont montré que cet appareil pouvait détecter de manière fiable les variations d'odeur en fonction des paramètres influents. Ainsi, nous avons réalisé la validation de notre prototype en laboratoire puis sur site. Mais les capteurs utilisés présentent un inconvénient, ils doivent conserver sans interruption leur température de fonctionnement (~ 350°C). Afin de prévenir cette forte consommation d'énergie, nous avons développé des capteurs polymères qui fonctionnent à température ambiante. La caractérisation en laboratoire a montré qu'ils sont sensibles aux gaz cibles étudiés. Leurs réponses à H2S laisse apparaître une bonne stabilité à court et moyen terme, qui permettra de les intégrer dans la matrice après complet développement
The malodorous atmospheric pollution results essentially from four gases SO2, H2S, No2 and NH3. To reduce at best these fatal effects on the health and the environment, it is necessary to control continuously the gas emanations closer to the source, That requires adevice enable to detect these polluant gases, easy to use, with reduced size and weight. In this way, we have realized a portable electronic nose, to detect of the four target gases already mentioned. The sensitive part of this prototype is composed of a matrix of six semi conducting metal oxide sensors, offering a good cross sensivity. The electronic nose mimics the human nose, he has to learn to recognize an odour. This learning phase is realised in the laboratoy by introducing in the sensor cell gas mixtures with controlled composition, The sensor response varies with the nature of the gas (reducing or oxidizing) and their own gas sensitivity. The use of analysis and data methods proves that our electronic nose can well discriminate a complex gas mixture and quantify it. Then, we have placed the electronic nose in a real situation, by studying the odour coming from a duck experimental farm. The obtained results showed that this prototype could well detect the variations of the odour level in accordance with the influent parameters. So, we have realized the laboratory and the real site validation of our electronic nose. But the metal oxide sensors present an inconvenient : they have to keep continuously their working temperature (~ 350°C). To prevent this strong energy consumption, we have developed polymer sensors which work at room temperature. The characterization in laboratory showed that they are sensitive to studied target gases. Their responses to H2S have a good stability in short and middle term, allowing to integrate them into the matrix after complete development

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Fuchs, Sophie. "Conception et réalisation de méthodes de détection de polluants gazeux atmosphériques à l'aide d'un nez électronique portable". Electronic Thesis or Diss., Metz, 2008. http://www.theses.fr/2008METZ046S.

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Abstract (sommario):

La pollution atmosphérique malodorante provient essentiellement de quatre gaz SO2, H2S, NO2 et NH3. Afin de réduire au mieux ces effets néfastes sur la santé et l'environnement, il faut contrôler en continu les émanations de gaz le plus près possible de la source. Ce qui nécessite un appareil capable de détecter ces gaz polluants, simple d'utilisation, de taille et poids réduits. C'est dans cette optique que nous avons réalisé un nez électronique portable, servant à détecter les quatre gaz cibles déjà cités. La partie sensible de ce prototype est constituée d'une matrice de six capteurs à oxydes métalliques semi-conducteurs, dont nous utilisons la sensibilité croisée. Le nez électronique fonctionne sur le même principe que le nez humain, il doit apprendre à reconnaître une odeur. Cette phase d'apprentissage se déroule au laboratoire où nous envoyons sur les capteurs des mélanges gazeux connus et contrôlés. La réponse des capteurs varie en fonction de la nature du gaz (réducteur ou oxydant) et de leur sensibilité à celui-ci. Puis l'utilisation de méthodes d'analyse de données a prouvé que notre nez électronique peut discriminer un mélange gazeux complexe et le quantifier. Ensuite nous avons placé le nez électronique en situation réelle, en étudiant l'odeur dégagée par des fientes de canards dans une ferme expérimentale. Les résultats obtenus ont montré que cet appareil pouvait détecter de manière fiable les variations d'odeur en fonction des paramètres influents. Ainsi, nous avons réalisé la validation de notre prototype en laboratoire puis sur site. Mais les capteurs utilisés présentent un inconvénient, ils doivent conserver sans interruption leur température de fonctionnement (~ 350°C). Afin de prévenir cette forte consommation d'énergie, nous avons développé des capteurs polymères qui fonctionnent à température ambiante. La caractérisation en laboratoire a montré qu'ils sont sensibles aux gaz cibles étudiés. Leurs réponses à H2S laisse apparaître une bonne stabilité à court et moyen terme, qui permettra de les intégrer dans la matrice après complet développement
The malodorous atmospheric pollution results essentially from four gases SO2, H2S, No2 and NH3. To reduce at best these fatal effects on the health and the environment, it is necessary to control continuously the gas emanations closer to the source, That requires adevice enable to detect these polluant gases, easy to use, with reduced size and weight. In this way, we have realized a portable electronic nose, to detect of the four target gases already mentioned. The sensitive part of this prototype is composed of a matrix of six semi conducting metal oxide sensors, offering a good cross sensivity. The electronic nose mimics the human nose, he has to learn to recognize an odour. This learning phase is realised in the laboratoy by introducing in the sensor cell gas mixtures with controlled composition, The sensor response varies with the nature of the gas (reducing or oxidizing) and their own gas sensitivity. The use of analysis and data methods proves that our electronic nose can well discriminate a complex gas mixture and quantify it. Then, we have placed the electronic nose in a real situation, by studying the odour coming from a duck experimental farm. The obtained results showed that this prototype could well detect the variations of the odour level in accordance with the influent parameters. So, we have realized the laboratory and the real site validation of our electronic nose. But the metal oxide sensors present an inconvenient : they have to keep continuously their working temperature (~ 350°C). To prevent this strong energy consumption, we have developed polymer sensors which work at room temperature. The characterization in laboratory showed that they are sensitive to studied target gases. Their responses to H2S have a good stability in short and middle term, allowing to integrate them into the matrix after complete development

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Fernandes, de Medeiros Indira Aritana. "Nanostructuration de ferrites de cobalt CoxFe3-xO4 : Effets sur la catalyse et la détection de gaz polluants". Thesis, Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0007/document.

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Abstract (sommario):

Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobalt
Different synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles

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Fernandes, de Medeiros Indira Aritana. "Nanostructuration de ferrites de cobalt CoxFe3-xO4 : Effets sur la catalyse et la détection de gaz polluants". Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0007.

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Abstract (sommario):

Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobalt
Different synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles

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Truong, Thanh-Toan. "Capteurs chimiques à transduction optique de polluants atmosphériques à base de matériaux nanoporeux : applications au benzène et au toluène". Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112072.

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Abstract (sommario):

Pour répondre à la demande croissante en capteurs de faible coût de benzène, dont la teneur dans l'atmosphère est légiférée, nous avons voulu élaborer des capteurs chimiques d'hydrocarbures aromatiques monocycliques (HAMs). Dans cet objectif, nous avons mené deux stratégies de recherche en choisissant comme couche sensible des matrices nanoporeuses et des méthodes optiques de détection. Dans une première stratégie, pour piéger les HAMs, nous avons synthétisé des xérogels organique-inorganiques dont la taille des pores a été ajustée aux dimensions des polluants. Ces derniers sont piégés irréversiblement et leur concentration peut être déduite à partir de la mesure de leur absorbance dans l'UV. L'efficacité d'un tel capteur est optimale pour des concentrations de polluants inférieures à 100 ppb en raison de leur lente diffusion dans le réseau de pores. Du fait de cette lenteur, ce capteur sera dédié aux mesures de valeurs moyennées des polluants. Dans une seconde stratégie visant à l'obtention d'une réponse rapide et une sensibilité accrue du capteur, nous avons élaboré des films minces de matériaux mésoporeux dopés avec une molécule-sonde fluorescente, le difluorure de dibenzoylméthanatobore (DBMBF2). Le DBMBF2 formant un complexe non fluorescent avec le benzène, la métrologie du polluant est basée sur une mesure de perte de l'intensité de fluorescence du DBMBF2. Cette méthode est compromise à cause de l'oxygène qui contribue aussi à éteindre la fluorescence du DBMBF2. En revanche, le complexe DBMBF2-benzène présente un spectre d'absorption caractéristique qui pourrait être exploité pour une métrologie du benzène basée sur des mesures d'absorbance
Low cost sensors of volatile organic compounds are needed for the detection of atmospheric pollutants. In the present work, our efforts are focused on monocyclic aromatic hydrocarbons (MAHs) and particularly on benzene, whose atmospheric concentration has been legislated because of its high toxicity. We chose to elaborate chemical sensors using nanoporous materials as sensitive layers for the trapping of MAHs, and optical techniques for their detection. Two strategies have been developed. The first one is based on the use of hybrid organic-inorganic xerogels, whose pore sizes have been tailored to irreversibly trap benzene and toluene. The concentrations of these compounds can therefore be deduced from their absorbance in the UV domain. The efficiency of the sensor is optimum for pollutant concentrations lower than 100 ppbs because of the slow pollutant diffusion within the narrow pores. Because of the slow response, the sensor can only be applied for the measurements of averaged values of the pollutant concentration. The second strategy has aimed at improving both sensitivity and response time of the sensor. In this case, mesoporous thin films of inorganic polymers were doped with a fluorescent probe, dibenzoylmethanatobore difluoride (DBMBF2). DBMBF2 was shown to form a ground state complex with benzene which does not fluoresce. The metrology of benzene is then based on the loss of the fluorescence intensity. This method however suffers from the interference of oxygen which contributes to the quenching of the DBMBF2 fluorescence. Nevertheless, the DBMBF2-benzene ground state complex

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El, Yamani Hayat. "Mesure de la toxicité de polluants par biocapteur. Réalisation d'une électrode à butyrylcholinestérase. Automatisation de la détection de pesticides". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066089.

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Abstract (sommario):

L'étude porte sur une électrode à butyrylcholinestérase immobilisée, destinée à la détection de pesticides et insecticides inhibiteurs de cette enzyme, en particulier les organophosphorés et les carbamates. Les conditions optimales de mise au point et d'utilisation de cette électrode sont étudiées, ainsi que son comportement en présence d'inhibiteurs solubles dans l'eau, représentés, par le paraoxon. La détection d'inhibiteurs insolubles dans l'eau est effectuée dans un mélange tampon phosphate-éthanol ou méthanol. Le champ des interférences connues est élargi aux sels d'halogénures, et les possibilités de régénération de la butyrylcholinestérase inhibée optimisées. La détection en routine d'inhibiteurs dans les eaux exposées à des risques de pollution accidentelle est mise au point grâce à un ensemble automatisé, dont le fonctionnement est explicité. Un modèle théorique permet d'expliciter certains résultats de l'expérience.

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Cavalheiro, Joana. "Développement de techniques de séparation et de détection pour l’analyse des polluants organiques et organométalliques dans des échantillons environnementaux". Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3019/document.

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Abstract (sommario):

La Directive Cadre sur l'Eau (DCE) (2000/60) a mis en place une liste de 33 substances prioritaires, avec des normes qualité de l'environnement (NQE) pour chaque substance, et leur concentration dans les milieux aquatiques qui ne doivent pas dépasser c es NQE. De plus, elle exige des performances analytiques spécifiques pour ces méthodes: la limite de quantification doit être au moins aussi basse que 30% des NQE et l'incertitude de la méthode au niveau de la NQE doit être inférieure à 50%, pour k = 2. Par conséquent, le défi analytique actuel est de mesurer de faibles concentrations de ces polluants dans les matrices parfois difficiles. Ceci peut être réalisé en améliorant la technique d'extraction utilisée pour obtenir un extrait de l'échantillon plus concentré et plus propre. Dans ce contexte, les trois méthodes d'analyse ont été mises au point pour déterminer les composés musqués, alkylphénoliques et organométalliques dans les matrices environnementales. Ces techniques d'extraction et de pré-concentration innovantes ont ensuite été appliquées pour l’évaluation de la présence de ces composés dans les stations d'épuration locales et dans les cours d'eau récepteurs. Enfin, les niveaux de concentrations de fond au niveau national ont été mises à jour pour les composés organométalliques
The ambitious Water Framework Directive (WFD) (2000/60) set up a list of 33 priority substances, with Environmental Quality Standards (EQS) for each substance, and their concentration in aquatic environments should not go beyond the EQS. Additionally, it requires specific analytical method performances: the limit of quantification must be at least as low as 30 % of the EQS and the uncertainty of the method at the EQS level must be inferior to 50 %, for k=2. Therefore, the current analytical challenge is to measure low concentrations of these pollutants in sometimes difficult matrices. This can be achieved by improving the extraction technique used to obtain a more concentrated and cleaner sample extract. In this context, 3 analytical methods were developed to determine musk, alkylphenols and organometallic compounds in environmental matrices. Recent extraction and pre-concentration techniques were applied and later the occurrence of these compounds in the local WWTPs and in the receiving water bodies where they are discharged was evaluated. Additionally, updated French background concentrations were established for organometallic compounds

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Ondet, Jérôme. "Adaptation d'une torche à plasma à couplage inductif à la détection de polluants dans les effluents des centrales thermiques". Clermont-Ferrand 2, 1998. http://www.theses.fr/1998CLF2A002.

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Abstract (sommario):

Ce travail traite de la détection en temps réel des polluants issus des centrales thermiques. La méthode de mesure est la spectrométrie d'émission optique couplée à un générateur à plasma de type inductif. La combustion du charbon se déroule dans un réacteur de laboratoire pouvant fonctionner en combustion classique ou en combustion dite en "lit fluidisé non circulant". Une chaîne de mesure expérimentale, permettant d'une part de contrôler les paramètres de la combustion de charbon, et d'autre part, de détecter les effluents hétérogènes dégagés lors de cette combustion, a été conçue et fabriquée au labo. Pour cela, cet ensemble de mesure est doté de différents capteurs permettant le contrôle des températures, la quantification des phénomènes d'inflammation du charbon, et la régulation des débits de gaz et de charbon injectés. Les résultats obtenus ont permis : la caractérisation des phénomènes de fluidisation, la caractérisation des processus d'inflammation du charbon, la mise au point d'un nouveau générateur plasma ICP, la détection en temps réel des métaux lourds contenus dans le charbon, une approche prometteuse dans la détection des espèces organiques. Par ailleurs, l'utilisation du code de calcul permettant d'accéder à la composition d'un milieu hautes températures à l'équilibre thermique a permis une évaluation précise du degré d'équilibre thermique du plasma. Il simplifie aussi la détection des espèces organiques au sein du plasma. Enfin, ce dispositif est étudié pour s'adapter à d'autres types de combustibles dans le futur

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Yamani, Hayat el. "Mesure de la toxicité de polluants par biocapteur. Réalisation d'une électrode à butyrylcholinestérase. Automatisation de la détection de pesticides". Paris, ENMP, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066089.

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Abstract (sommario):

L'étude porte sur une électrode à butyrylcholinestérase immobilisée, destinée à la détection de pesticides et insecticides inhibiteurs de cette enzyme, en particulier les organophosphorés et les carbamates. Les conditions optimales de mise au point et d'utilisation de cette électrode sont étudiées, ainsi que son comportement en présence d'inhibiteurs solubles dans l'eau, représentés, par le paraoxon. La détection d'inhibiteurs insolubles dans l'eau est effectuée dans un mélange tampon phosphate-éthanol ou méthanol. Le champ des interférences connues est élargi aux sels d'halogénures, et les possibilités de régénération de la butyrylcholinestérase inhibée optimisées. La détection en routine d'inhibiteurs dans les eaux exposées à des risques de pollution accidentelle est mise au point grâce à un ensemble automatisé, dont le fonctionnement est explicité. Un modèle théorique permet d'expliciter certains résultats de l'expérience.

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Idoughi, Ramzi. "Caractérisation de polluants atmosphériques à haute résolution spatiale par télédétection optique". Thesis, Toulouse, ISAE, 2015. http://www.theses.fr/2015ESAE0013/document.

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Abstract (sommario):

Les émissions atmosphériques constitue un enjeu majeur pour la société, à la fois pour les problématiques santé – qualité de l’air (maladies respiratoires, allergies,. . . ) et pour les problématiques liées au réchauffement climatique et aux gaz à effet de serre. Les sources anthropiques, industrielles en particulier, émettent dans l’atmosphère gaz et aérosols qui jouent un rôle important dans les échanges atmosphériques. Néanmoins leur suivi à haute résolution spatiale reste peu précis, en raison des résolutions rencontrées pour les senseurs spatiaux. Les développements techniques récents des capteurs hyperspectraux aéroportés permettent d’améliorer la caractérisation des panaches. Lors de nos travaux nous avons développé un nouvel outil pour la détection et la caractérisation des panaches de gaz. Ainsi, une cartographie 3D des différentes concentrations est obtenue. Cet outil est ensuite validé sur des images synthétiques et sur des acquisitions aéroportés de scènes industrielles
The air pollution is a very important issue for industrialized society, both in terms of health (respiratory diseases, allergies,. . . ) and in terms of climate change (global warming and greenhouse gas emissions). Anthropogenic sources, especially industrial, emit into the atmosphere gases and aerosols, which play an important role in atmospheric exchanges. However emissions remain poorly estimated as most of existing space sensors have a limited spectral range as well as a too low spatial resolution. The use of the new hyperspectral airborne image sensors in the infrared range opens the way to new development to improve the plume characterization. In our work, we developed a new method for detecting and characterizing gas plumes. It is based on an accurate non linear formalism of cloud gas radiative impact. This method was validated using synthetic scenes of industrial area, and airborne acquisitions obtained by a hyperspectral thermal infrared sensor

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Bessi, Halima. "Transformation morphologique des cellules SHE et communication intercellulaire des V79 appliquées à la détection de cancérogènes non génotoxiques". Metz, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1993/Bessi.Halima.SMZ9312.pdf.

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Abstract (sommario):

Ce travail a concerné l'étude des performances de trois essais in vitro à détecter les potentialités cancérogènes génotoxiques ou épigénétiques des contaminants de l'environnement. Les essais mis en oeuvre étudient: 1) l'induction de mutations géniques sur des souches de Salmonella typhimurium his- ; 2) l'inhibition de la communication intercellulaire entre des cellules de lignée V79 sensibles ou résistantes à la 6-thioguanine ; 3) la transformation morphologique des cellules embryonnaires d'hamster syrien. Deux pesticides chlorés, le chlordane et le chlorothalonil, cancérogènes chez l'animal mais non mutagénes, ont été testés à l'aide de cette batterie de tests. Des lixiviats de déchets ultimes et des percolats de décharge ont été également étudiés dans les mêmes conditions. Une comparaison des performances du test d'Ames, du test d'inhibition de la coopération métabolique sur les cellules V79, et du test de transformation morphologique des cellules SHE, a pu être réalisée au cours de cette étude et a montré nettement la supériorité du test de transformation cellulaire pour détecter les potentialités cancérogènes des contaminants de l'environnement. Ces résultats militent en faveur de l'utilisation de l'essai de transformation cellulaire in vitro pour la détection des potentialités cancérogènes tant génotoxiques qu'épigénétiques
This work concerned the study of the performance of three in vitro assays to detect genotoxic and epigenetic carcinogenic potentialities of environmental contaminants : the inductionof point mutation on Salmonella typhimurium his- ; the inhibition of intercellular communication on V79 cells ; the morphological transformation on syrian hamster embryo cells (SHE). Two chlorinated pesticides, chlordane and chlorothalonil, carcinogenic in vivo but no mutagenic, were tested as well as hazardous leachates of solid waste and percolates from landfill to evaluate the performances of these bioassays in detecting carcinogens. The results demonstrate the highest sensitivity of the morphological transformation assay to detect genotoxic and epigenetic potentialities of environmental contaminants

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Affi, Mahmoud. "Optimisation des écoulements et des transferts de matière dans unmini-système de détection en continu de polluants par des bactéries bioluminescentes". Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2053.

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Abstract (sommario):

La gestion et la qualité de l’eau représentent une problématique réelle en Europe. L’analyse des polluants et notamment les métaux lourds se fait essentiellement par des méthodes physico-chimiques sensibles mais coûteuses. D’autres méthodes alternatives d’analyse tels que les biocapteurs ont été développées pour leur simplicité et leur faible coût. Les travaux présentés dans cette étude se déroulent dans le cadre du développement de biocapteurs pour la mesure de polluants dans l’environnement. Le sujet de thèse intervient plus particulièrement sur le développement d’un biocapteur bactérien Lumisens III. Le système de mesure de ce dernier est composé d’une carte contenant différentes bactéries immobilisées afin d’assurer la mesure en ligne et simultanée de plusieurs polluants des eaux de l’environnement. Cette carte de mesure a été présentée comme étant une boite noire délivrant un signal de bioluminescence dépendant de plusieurs paramètres environnementaux et microbiens rendant le processus très complexe et encore actuellement faiblement expliqué. La thèse a pour objectif d’aboutir à une meilleure compréhension du phénomène de bioluminescence au sein même du biocapteur. Le travail s’est déroulé en quatre parties : -L’optimisation de la géométrie de la carte multipuits actuelle afin d’augmenter les performances du biocapteur. - L’étude des transferts au sein de la membrane d’agarose contenant les bactéries immobilisées (modélisation de la diffusion du substrat, inducteur, oxygène). - L’étude de la croissance bactérienne dans la matrice d’immobilisation ainsi que sa modélisation. - Une tentative de modélisation de la bioluminescence en milieu hétérogène. L’originalité de cette étude réside dans le couplage des méthodes numériques et les phénomènes biologiques. Ces méthodes numériques nous ont aidé à mieux comprendre le processus de détection du biocapteur. De plus, à l’heure actuelle et à notre connaissance, aucune étude n’a été réalisée en système bactérien ouvert avec un flux de matière. Cette étude pourrait également trouver une extension dans différents types de biocapteurs enzymatiques ou immunologiques
TThe management and the quality of the water represent a real problem in Europe. The analysis of pollutants in particular heavy metals is essentially made by sensitive but expensive physico-chemical methods. Other alternative methods of analysis such as the biosensors were developed for their simplicity and their moderate cost. The studies presented in this study take place within the framework of the development of biosensors for the measurement of pollutants in the environment. This thesis is particularly devoted on the development of a bacterial biosensor Lumisens III. The measurement system of this last one consists of a card containing various immobilized bioluminescent bacteria to allow the on-line and simultaneous measurement of several water’s pollutants. This card was presented as being a black box delivering a signal of bioluminescence dependent on several environmental and microbial parameters, the process of which is very complex and even at present weakly explained. The thesis aims to a better understanding of the phenomenon of bioluminescence inside the biosensor. The studies were divided in foour parts : - The optimization of the geometry of the current multiwell card to increase the performances of the biosensor. -The study of transfers within the agarose membrane containing immobilized bacteria (modelisation of the diffusion of the substrate, the pollutant and oxygen). - The study of the bacterial growth in the immobilisation matrix as well as its modelling. - An attempt of modelisation of the bioluminescence in heterogeneous medium. The originality of this study consist on the coupling of the numerical methods and the biological phenomena. These numerical methods helped us to understand better the detection process of the biosensor. Furthermore, at the moment and in our best knowledge, no study was realized in an open bacterial system with a flux of substances. This study could also find an extension in various types of enzymatic biosensors or immunological biosensors

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Bouaifel, Fatiha. "Détection d’interactions moléculaires par LSPR et utilisation de surfaces semi-conductrices pour la dégradation photocatalytique de polluants organiques sous irradiation visible". Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10114/document.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, deux applications de nanomatériaux sont présentées : la première concerne l’utilisation de la technique LSPR pour la détection d’interactions moléculaires et la seconde est consacrée à l’utilisation de surfaces semi-conductrices de TiO2 et de ZnO pour la photo-catalyse pour la dépollution environnementale. D’abord, nous avons présenté la préparation et la caractérisation d’interfaces plasmoniques d’ITO/Au NSs/ITO. Celles-ci montrent des signaux optiques aussi bien pour des couches minces qu’épaisses d’ITO. Elles permettent une détection LSPR à courte et à longue portée. La chimie « click » a été utilisée pour greffer le CBPQT4+ fonctionnalisé alcynyl sur une interface ITO/Au NSs/ITO terminée « azide ». Les interfaces obtenues ont été utilisées pour démontrer la possibilité d’enregistrer la formation et la rupture de complexes « hôte-invité » (CBPQT+4/TTF) utilisant la technique LSPR. Dans la seconde partie, consacrée à la photocatalyse, nous nous sommes intéressés à deux types de traitements de TiO2 et de ZnO dans le but d’améliorer leur efficacité photocatalytique sous irradiation visible. Nous avons, préparé et caractérisé des lames de quartz recouvertes d’une couche mince de TiO2 de différentes épaisseurs avec et sans nanostructures d’or sous la couche mince de TiO2. La performance photocatalytique de ces interfaces n’est pas exceptionnelle pour la dégradation de la rhodamine B mais elles sont très stables. La dernière partie de la thèse concerne la préparation et la caractérisation de nanostructures de ZnO et de ZnO dopé à l’iode. La substitution des ions d’oxygène par des ions d’iode introduit des niveaux donneurs dans la bande interdite de ZnO qui sont suffisamment superficiels à température ambiante. L’activation d’une transition, dans la bande interdite dans le cas des substrats de ZnO dopé à l’iode, explique les meilleures performances photocatalytiques de ces substrats de la rhodamine B sous irradiation visible. Ces résultats sont très prometteurs pour diverses applications photocatalytiques des substrats à base de ZnO
In this thesis, two applications of nanomaterials are presented: the first concerns the use of the LSPR for the detection of molecular interactions and the second is devoted to the use of TiO2 and ZnO semi-conductive surfaces for photocatalysis in view of environmental remediation. The first part concerns the fabrication and characterization of plasmonic interfaces of ITO/Au NSs/ITO. These surfaces showed optical signals for thin as well as for thick ITO films. These interfaces allowed short and long-range LSPR sensing. The “click” chemistry was used to covalently link an alkynyl-functionalized CBPQT4+ unit to an azide-terminated LSPR interface. Tetrathiafulvalene was used as a model guest molecule to demonstrate the possibility to follow the complexation/decomplexation events by monitoring the change in the LSPR signal. The second part is devoted to photocatalysis. It is focused on the investigation of the effect of two different treatments of TiO2 and ZnO on their photocatalytic efficiency under visible light irradiation. We have first prepared and characterized quartz slides coated with a thin layer of TiO2 with different thicknesses with and without gold nanostructures under the thin layer of TiO2. The photocatalytic performance of these interfaces is not exceptional for the degradation of rhodamine B under visible light irradiation but these interfaces have the advantage of being very stable. The last part of the thesis consists on the preparation of ZnO and iodine-doped ZnO substrates by a hydrothermal chemical deposition, and evaluation of their photocatalytic performance. The substitution of oxygen ions by iodine ions introduces donor levels in the bandgap of ZnO, which are sufficiently shallow at room temperature. The activation of a sub-band gap transition in iodine-doped ZnO nanostructured substrates explains the better performance of these substrates for the photodegradation of rhodamine B under visible light irradiation. These results are very promising in view of various photocatalytic applications of the ZnO-based substrates

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Lopes, Moriyama Andre Luis. "Elaboration de poudres de CoFe2O4 nanostructurées et hiérarchisées ˸ : influence de la morphologie sur la détection et l'oxydation catalytique de gaz polluants". Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUL0023.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de recherche sur de nouveaux matériaux pour des capteurs de gaz plus sensibles, plus sélectifs. La réponse électrique et ou catalytique d’un matériau sensible à un gaz dépend de nombreux paramètres comme la taille des grains, des faces cristallographiques exposées, la nature des cations, la présence de lacunes d’oxygènes. L'objectif de cette étude est d’élaborer et caractériser un même oxyde sous des morphologies différentes afin d’en étudier l’influence sur la réponse électrique et sur l'activité catalytique du matériau sensible. Ces nanoparticules ont été hiéarchisées pour une meilleure diffusivité du gaz dans le matériau sensible. Le choix du matériau s’est porté sur CoFe2O4, l’élaboration des poudres s’est faite par voie hydro et solvo thermale. Les poudres ont été caractérisées par thermogravimétrie, diffraction de rayons X, microscopie électronique à balayage, microscopie électronique à transmission (diffraction d'électrons, haute résolution, simulations), spectroscopie dispersive en énergie (EDS). Les réponses catalytique et électrique ont été testées sous NO2 et CO.Des nano-octaèdres de taille moyenne 20 nm ont été obtenus par voie hydrothermale. Les paramètres du procédé de préparation hydrothermale tels que la température, le temps de réaction, la concentration des réactifs et le pH du milieu réactionnel ont été optimisés pour la production de ces octaèdres. Le bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB), utilisé comme tensioactif, améliore la pureté de la poudre CoFe2O4 obtenue en bloquant la formation de phases secondaires. Le contrôle de la forme des grains est principalement associé à la nature de l'agent de précipitation et à la présence d'ions OH- dans le milieu réactionnel. Les mesures de résistance électrique des poudres sous gaz ont montré que la morphologie influence de façon significative les temps de réponse et surtout la sensibilité du matériau. Sous gaz oxydant (NO2), les nanooctatèdres ont ainsi une plus grande sensibilité que des grains de même taille mais de forme quelconque, et des temps de réponse et de retour plus faibles. Cette plus grande réactivité au gaz s’explique par la nature cristallographique des faces {111} qui présente des sites octaédriques. Les grains octaédriques de CoFe2O4 ont montré une bonne activité catalytique dans l'oxydation du monoxyde de carbone. Par rapport aux grains de forme quelconque, les octaèdres génèrent des vitesses de réaction ramenées à l’aire spécifique plus élevées à partir de 250 ° C.Nous avons développé une méthodologie pour hiérarchiser les nanograins en faisant s’adsorber les grains à la surface de sphère de carbone de 200 nm de diamètre, puis en calcinant le mélange pour l'élimination des sphères de carbone
This work deals with the synthesis and characterization of new materials, more sensitive and more selective, for the detection of pollutants gases. The electric or catalytic response of a sensing material depend on many factors like the grain size, the exposed crystallographic facets, the nature and valence of cations, the presence of oxygen vacancies. The aim of this thesis is the synthesis and characterization on one oxide with different shape in order to study their influence on the detection and catalytic properties of the sensing material. Cobalt ferrite, CoFe2O4 was synthesized by hydrothermal and solvothermal routes. The powders were characterized by thermogravimetric analyses (TGA), X rays diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS). The testes gases were nitrogen dioxide NO2 and carbon monoxide CO.Nano-octahedron,as small as 20 nm, were obtained by a hydrothermal route, after optimization of temperature, reaction time, and PH of the solutions. The use of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant leads to high purity powders. The grain shape is controlled by the precipitating agent and OH- ions in the reaction medium. Measurements of the electric response of the sensing material show that the grains shape definitively influences the sensitivity as well as the time response of the sensing material. Under oxidative gas (NO2), nanooctahedra of CoFe2O4 have a significantly higher sensibility than grains of same mean size, but without particular shape, as well as much shorter response and recovery times. This higher reactivity is linked to the {111} crystallographic facets, which exhibit octahedral sites. Nanooctahedra of CoFe2O4 showed also good catalytic activity toward the oxidation of CO. Reaction speeds (by specific area unit) are higher for nanooctahedra than for grains with no particular shape.A spherical hierarchical structure of nanooctahedra was obtained by adsorption of the grains at the surface of carbon spheres 200 nm in diameter, followed by their calcination at 350°C

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Michel, Karine. "Capteur optique à fibre infrarouge dédié à la détection et à l'analyse de la pollution de l'eau". Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN10112.

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Abstract (sommario):

Des fibres optiques originales transparentes dans l'infrarouge, sont réalisées à partir de verres de chalcogénures appartenant au système ternaire Te, As, Se. Ces fibres sont utilisées comme capteurs optiques pour faire de la spectroscopie infrarouge déportée, dont le principe est basé sur la réflexion totale atténuée. C'est une méthode rapide, souple et non destructive qui permet de transporter le faisceau infrarouge dans des lieux difficiles d'accès. Dans le domaine de l'environnement, le capteur optique infrarouge consiste à détecter et à analyser les polluants des eaux usées en étudiant les spectres d'absorption infrarouge enregistrés. Chaque composé organique ayant une signature infrarouge propre, la technique permet une détection sélective. Des études approfondies en laboratoire et des campagnes de mesures sur le terrain, ont permis d'évaluer les atouts de cette méthode et de déterminer les améliorations à effectuer.

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David, Arthur. "Détection des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques littoraux par l'étude des sédiments, moules et préleveurs passifs : apport de l'outil analytique et des modèles cellulaires". Montpellier 1, 2009. http://www.theses.fr/2009MON13505.

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Abstract (sommario):

De nombreuses familles de polluants organiques en provenance de différentes sources se retrouvent dans les milieux aquatiques continentaux et littoraux. Ces molécules plus ou moins lipophiles et persistantes sont souvent présentes à l’état de trace dans la fraction dissoute. L’utilisation de compartiments concentrateurs comme les sédiments, les préleveurs passifs (dispositif de membrane semi-permeable), ou des bio concentrateurs comme les moules rend alors plus accessible l’évaluation des concentrations ambiantes du milieu. Certaines de ces molécules organiques possèdent un potentiel à perturber les fonctions endocriniennes des animaux et de l’homme, en se liant notamment aux récepteurs aux oestrogènes (ER). La détection de ces « perturbateurs endocriniens» (PE) peut alors se faire à l’aide de bioessais, exprimant différents types de récepteurs (ER, AhR …). Ces tests permettent de déterminer l’activité globale d’un extrait et peuvent être complétés par l’analyse chimique pour identifier les molécules responsables des activités. L’objectif de la thèse a été de déterminer la faisabilité et la pertinence d’utiliser les bioessais combinés à différents types d’extraits environnementaux (moules, sédiments, préleveurs passifs) pour rendre compte de l’état de contamination de divers milieux aquatiques méditerranéens (fleuve, lagune côtière, émissaire en mer). Le Lez et son environnement côtier ont été pris comme cas d’étude pour estimer l’impact des rejets de station d’épuration (STEP) d’origine domestique dans le contexte particulier des petites rivières méditerranéennes. Les résultats des bioessais et des analyses chimiques ont clairement montré l’impact du rejet. Des concentrations élevées en hydrocarbures aromatiques polycycliques et en alkylphénols ont été mesurées dans les sédiments prélevés dans le Lez et dans les lagunes côtières, en aval du rejet. Cette contamination persiste un an après l’arrêt du rejet de STEP. L’étude de la distribution des PE entre les moules, les préleveurs passifs et les sédiments dans les lagunes côtières ont montré le rôle actif des sédiments dans la contamination de la colonne d’eau. Les bioessais et l’analyse chimique ont démontré leur complémentarité pour l’évaluation de la contamination par les PE
Many organic pollutants issued from different sources are present into freshwater and coastal waters. Since these lipophilic contaminants are present at trace levels in water, accumulator compartments such as sediments, passive samplers (semipermeable membrane devices) and mussels can be used to assess their concentration in aquatic systems. It is known that some organic pollutants can disrupt the endocrine system of humans and biota by binding the estrogen receptor (ER). Detection of endocrine disruptors (ED) can thus be performed using in vitro bioassays which expressed the ER. These bioassays give informations on the global activity of environmental samples while chemical analysis can be be used in order to identify chemicals responsable of the observed activity. The objective of the thesis was to determine the feasibility and the relevance of using bioessays on various types of environmental extracts (mussels, sediments, passive samplers) to report the level of organic contamination of diverse Mediterranean aquatic systems (river, coastal lagoon, submarine outfall). The Lez River and its coastal environment were selected as case study to estimate the impact of the sewage treatment process (STP) discharge in the particular context of the small Mediterranean rivers. The results of the bioessays and the chemical analysis clearly showed the impact of the wastewater discharge. High concentrations of aromatic polycyclic hydrocarbons and alkylphenols were measured into sediments that were sampled downstream the STP outlet and into coastal lagoons. The study of the distribution of ED between mussels, sediment and passive samplers in the coastal lagoons clearly showed the role of sediment in the contamination of the water column. Finally, combination of bioassays and chemical analysis were satisafactory to assess the environmental contamination by EDs

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Mastouri, Afef. "Développement de capteurs électrochimiques basés sur des transferts d'espèces à travers les micro-interfaces liquide-liquide pour la détection de polluants toxiques". Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2014. http://www.theses.fr/2014EVRY0031.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer des capteurs électrochimiques, basés sur des réactions de transfert assistés d’ions aux interfaces liquide | liquide. Le dispositif électrochimique utilisé repose sur la formation d’une micro-interface entre l’eau et le 1,2-dichloroéthane (eau | DCE), obtenue par un micropore percé par un laser dans un film de polyimide. Cette micro-interface supportée a été conçue pour obtenir des mesures reproductibles et significatives. Parce que la pollution aquatique par les métaux lourds est considérée comme l'un des problèmes environnementaux les plus importants, nos études se sont particulièrement focalisées sur les transferts assistés de Pb(II) et de Cd(II), seuls ou en mélange, par le 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), et de Ba(II)) par le 18-couronne-6 (18C6). La voltampérométrie cyclique a été utilisée pour comprendre les mécanismes de transfert ainsi que la détermination de la stœchiométrie des complexes formés. Des mesures complémentaires par spectrométrie de masse et spectrophotométrie UV-Visible ont permis de confirmer ces stœchiométries. L’ensemble de ces mesures montre clairement que le dispositif expérimental proposé est bien adapté pour quantifier électrochimiquement des espèces, même si elles ne sont pas électroactives. Dans des perspectives d’applications industrielles, nous avons démontré la possibilité et l’efficacité de la mise en œuvre d’un dispositif d’analyse en ligne. Ce procédé semble très prometteur en raison de sa simplicité et de son faible coût, avec la possibilité de réutiliser la solution organique pour une série de mesures. Enfin, nous avons également testé des réseaux de micropores à la place d’un seul micropore, dans le but d’accroître la sensibilité du dispositif. Nous avons montré clairement leur intérêt pour atteindre des valeurs de concentrations plus faibles et représentatives du domaine de l’environnement. Toutes les études menées au cours de cette thèse montrent comment le dispositif expérimental utilisé est prometteur et performant
This thesis aims to develop electrochemical sensors based on ion assisted transfer reactions at liquid | liquid interfaces. The electrochemical device used is based on the formation of a micro-interface between water and 1,2-dichloroethane (water | DCE), obtained by a micropore drilled by a laser in a polyimide film. This micro-interface has been designed to obtain reproducible and meaningful measurements. Because water pollution by heavy metals is considered as one of the most important environmental problems, our studies focused particularly on assisted transfers of Pb (II) and Cd (II), alone or in mixture, by the 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), and Ba (II)) by the 18-crown-6 ether (18C6). Cyclic voltammetry was used for understanding the mechanisms of transfer, and for determining the stoichiometry of the formed complexes. Complementary measurements by mass spectrometry and UV-visible spectrophotometry have confirmed these stoichiometries. All measures clearly show that the proposed experimental device is well suited for quantifying the electrochemically species, even if they are not electroactive.In prospects of industrial applications, we have demonstrated the feasibility and effectiveness of the implementation of the proposed device for online analysis. This process appears very promising because of its simplicity and its low cost, and with the possibility of reusing the organic solution for many measurements. Finally, in order to increase the sensitivity of the device, we also tested micropore arrays instead of a single micropore. We have clearly shown the interest in achieving lower concentrations values hence more representative of the environment. All studies in this thesis show how the used experimental device is promising and well performing

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Abdelghani, Adnane. "Étude physico-chimique de capteurs à fibre optique à onde évanescente et à plasmon de surface pour la détection de polluants gazeus". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://www.theses.fr/1997ECDL0018.

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Abstract (sommario):

Les capteurs a fibre optique presentent plusieurs avantages par rapport aux capteurs conventionnels. Parmis ces avantages : immunite electromagnetique, isolation electrique totale, petite taille et faible encombrement et possibilite de mesure dans des endroits dangereux et difficiles d'acces. Ces capteurs a fibre optique ont ete concus dans des technologies nouvelles pour detecter de tres petites quantites d'especes chimiques, gazeuses et biologiques. Ils ont ete utilises dans differents domaines tels que l'environnement, les procedes industriels et les diagnostics medicaux. Dans ce travail de these, nous avons developpe deux capteurs intrinseques a fibre optique pour la detection de polluants gazeux. Le premier est base sur la propagation d'une onde evanescente a l'interface coeur-gaine, il permet de detecter une variation d'indice de refraction d'environ 10#-#4 dans la gamme d'indice 1,405-1,455. Pour la detection de gaz et de vapeurs, la gaine est constituee d'une couche de silice poreuse deposee par le procede sol-gel. Des alcanes tels que le propane, le butane, l'hexane et les hydrocarbures halogenes tels que le tetrachlorure de carbone, le chloroforme et le trichloroethylene ont ete detectes avec une bonne reproductibilite. Le second capteur est base sur la propagation d'une onde plasmon de surface. Le coeur de la fibre optique est recouvert d'une couche d'argent de 50 nm d'epaisseur. Le fonctionnement de ce capteur a ete etudie en faisant varier l'indice de refraction de solutions aqueuses en contact avec le metal. Un probleme important est celui pose par l'oxydation de la couche d'argent. Ce probleme a ete resolu en deposant une couche moleculaire autoassemblee d'un alcanethiol a longue chaine (1-octadecanethiol). Le capteur peut ainsi fonctionner pendant plusieurs semaines dans un milieu aqueux sans que son fonctionnement soit altere. Pour la detection des gaz, la couche metallique modifiee est recouverte par un polymere ou par un copolymere a base de siloxane. Il est ainsi possible de detecter des variations d'indice de l'ordre de 3,5x10#-#5 quand l'indice nominal du polymere est compris entre 1,355 et 1,395. Des hydrocarbures halogenes tels que le tetrachlorure de carbone, le chloroforme et le trichloroethylene ont ete detectes avec une bonne reproductibilite. Une application de ce capteur dans le domaine de l'environnement a ete developpee (detection des cfc).

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Matton, Sophie. "Génération de rayonnement terahertz par photomélange et développement d'une détection homodyne : application à la caractérisation de polluants atmosphériques et de milieux diélectriques". Littoral, 2004. http://www.theses.fr/2004DUNK0144.

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Abstract (sommario):

Le but de ce travail de thèse a été de tirer profit d ela conversion de fréquence par photomélange pour réaliser un banc de spectroscopie térahertz largement accordable permettant d'avoir une résolution spectrale supérieure à celle offerte par les méthodes impulsionnelles. Après la description analytique du processu de génération de rayonnement térahertz par photomélange, la caractérisation expérimentale des photomélangeurs de géométriesplanaire et verticale utilisés dans cette étude, a permis la vérification du modèle développé. Nous avons aussi établit que le photomélangeur vertical présente un meilleur rendement et une meilleure dissipation thermique mais une bande passante plus limitée que le photomélangeur planaire. Ensuite, les caractéristiques du banc de spectroscopie térahertz ont été déterminées à partir de l'étude de la molécule de sulfure d'hydrogène. Le spectromètre possède une pureté spectrale de 5 MHz (FHWM) et une sensibilité de quelques 10‾4 cm‾1 vers THz. Sa couverture spectrale s'étendant de 100 GHz (3 mm) à 3 THz (100 [micron]m) et sa souplesse d'utilisation constituent ses principaux atouts. Puis, l'intensité et le coefficient d'auto-élargissement collisionnel de diverses transitions de rotation du niveau de base du sulfure de carbonyle (OCS) ont pu être déterminés. Enfin, le photomélange offre également la possibilité de faire la détection cohérente du rayonnement térahertz. Le signal indépendant du temps (détection homodyne) généré dépend de l'amplitude et de la phase du champ térahertz détecté. L'absorption et la dispersion de milieux diélectriques ont été mesurées ; ainsi que la dispersion anormale au voisinage d'une transition de rotation de OCS
The aim of this thesis work was to exploit frequency conversion by photomixing provifing a widely tunable source to make a terahertz spectrometer with improved spectral resolution than those obtained by pulsed methods. After the analytic description of the terahertz generation process by photomixing, the experimental characterization of the photomixers with planar and vertical configurations, used in this study, allowed the developed model to be checked. It was etablished that the vertical photomixer display better efficiency and thermal dissipation, however a smaller bandwidth compared with the planar photomixer. The characteristics of the terahertz spectrometer have been determined from a study of the hydrogen sulfide molecule. The spectrometer has a spectral purity of 5 MHz (FWHM) and a sensitivity of a few 10‾4 cm‾1 around 1 THz. Its spectral coverage spans from 100 GHz (3 mm) to 3 THz (100 [micro]m) and its ease are the major advantaged. This permitted the intensity and the colisionnal broadening of several rotational transitions of the base level of carbonyl sulfide (OCS) to be measured. Finally, photomixing also offers the possibility to perform coherent detection of terahertz radioation. The time independant signal generated depends upon both amplitude and phase of the terahertz field detected. The absorption and the dispersion of dielectric medium was measured, as well as the anormal dispersion near the rotational transition of OCS

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Nguyen, Thi Thuy Khue. "Détection de polluants dans l'eau potable. Développement d'un immunocapteur sur la base d'un transistor organique à effet de champ à grille électrolytique". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC187/document.

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Abstract (sommario):

Aujourd'hui, avec l'augmentation de la population, la consommation de médicaments et de produits phytosanitaires dans l'agriculture a considérablement augmenté. Cela devient inquiétant car une grande partie de ces molécules, rejetée dans l'environnement, ne sont pas bien éliminées par les stations d'épuration (lorsqu'elles existent). En trop grande quantité, ces produits deviennent des poisons pour tous les organismes vivants, y compris l’Homme.Des méthodes analytiques classiques pour la mesure de ces produits chimiques existent déjà (méthodes séparatives classiques telles que la chromatographie en phase gazeuse, la chromatographie liquide à haute performance, éventuellement couplée à la spectrométrie de masse, etc.). Cependant, même si elles sont extrêmement précises et fiables, ces techniques sont difficiles à appliquer pour la surveillance sur site et sont généralement coûteuses. Pour cette raison, ma thèse se concentre sur de nouvelles approches analytiques pour détecter de petites molécules en milieu aqueux, telles que ces polluants. Dans une première partie de mon travail, j’ai développé un immunocapteur basé sur une complexation compétitive originale et sur une transduction électrochimique (ampérométrique), pour la détection du diclofénac, un anti - inflammatoire non stéroïdien généralement utilisé pour réduire l’inflammation et soulager la douleur. L'électrode de travail a été fonctionnalisée par deux sels de diazonium, l'un utilisé comme sonde moléculaire (un dérivé du diclofénac couplé à une arylamine) et l'autre comme sonde redox (une quinone) également couplée à une arylamine, capable de transduire l'association haptène-anticorps par une variation de son électroactivité ; en particulier, la transduction a été conçue pour délivrer une augmentation de courant lors de la détection du diclofénac (soit une détection « signal-on »). J’ai montré une limite de détection d’environ 20 fM dans l'eau du robinet, ce qui rend ce type de capteur très compétitif. Dans la suite de mon travail, j'ai conservé la même approche de transduction originale (immunoreconnaissance compétitive) mais appliquée à un transistor à effet de champ organique à grille électrolytique (EGOFET) dont le semiconducteur est le poly (N-alkyldiketopyrrolo-pyrrole dithiénylthiéno [3,2-b ] thiophène) (DPP-DTT) et dont l'électrode de grille a été fonctionnalisée par électrogreffage d'un sel de diazonium fonctionnel capable de lier un anticorps spécifique de l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D), un herbicide courant. Le design de la sonde moléculaire a été rationalisée par modélisation moléculaire afin d’optimiser la capture de l’anticorps en surface de grille. Dans la dernière partie de mon travail, je propose une approche qui met à profit à la fois le couplage capacitif de l'EGOFET mais aussi sa sensibilité aux charges électrostatiques accumulées en surface de grille. J'ai immobilisé en surface de grille un peptide court (Gly-Gly-His) connu pur avoir une forte affinité envers les ions cuivre Cu2+. Le peptide a été immobilisé par électro-oxydation directe de l'amine primaire du premier fragment glycine. J’ai démontré que les dispositifs EGOFET, modifiés par GGH, peuvent transduire la complexation de Cu2+ par des variations significatives de leurs caractéristiques de sortie et de transfert, en particulier par un décalage de la tension de seuil (VTh)
Today, with the increase of population, the consumption of drugs and of chemicals in agriculture has dramatically increased. It becomes a worrisome issue because a large amount of these molecules, excreted to the environment, are not well eliminated by water-treatment plants (when they exist) and are therefore released without control into the ecosystem. In too large quantities, these drugs are poisons for living organisms, including humans. Classical analytical methods for the measurement of these chemicals already exist (classical separative methods such as gas chromatography, high-performance liquid chromatography, possibly coupled with mass spectrometry, etc). However, even if extremely precise and reliable, these techniques are difficult to apply for on-site monitoring and are usually costly. For this reason, my thesis focuses on novel analytical approaches to detect small organic molecules such as these pollutants. In a first part of my work, I developped an original immunosensor based on a competitive complexation and on an electrochemical (amperometric) transduction, for detection of diclofenac, which is a non – steroidal anti – inflammatory drug generally employed to protect patients from inflammation and relieve pain. The working electrode was electrografted with two functional diazonium salts, one as molecular probe (a diclofenac derivative coupled with an arylamine) and the other as redox probe (a quinone) also coupled with an arylamine, able to transduce the hapten-antibody association into a change in electroactivity. The transduction was designed to deliver a current increase upon detection of diclofenac (“signal-on” detection). The detection limit is ca. 20 fM in tap water, which is competitive compared to other label-free immunosensors. In the following part of my thesis, I kept the same original transduction approach (competitive immunoassay) but applied to an Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistor (EGOFET) based on poly(N-alkyldiketopyrrolo-pyrrole dithienylthieno[3,2-b]thiophene) as organic semiconductor whose gate electrode was functionalized by electrografting a functional diazonium salt capable to bind an antibody specific to 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), an herbicide well-known to be a soil and water pollutant. Molecular docking computations were performed to design the functional diazonium salt to rationalize the antibody capture on the gate surface. In the last part of my work, I propose an approach which takes profit not only of the capacitive coupling of the EGOFET but also on its sensitivity to electrostatic charges accumulated on the gate surface. To illustrate this in the field of sensors, I used a short peptide (Gly-Gly-His), known to selectively bind copper ions Cu2+. The peptide was immobilized by direct electrooxidation of the primary amine of the first glycine moiety. I demonstrated that GGH-modified EGOFETs can transduce Cu2+ complexation through significant changes of their output and transfer characteristics, in particular their threshold voltage (VTh)

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Biapo, Fankep Dorianne Urelle. "Nanostructuration et fonctionnalisation de microleviers pour la détection d’agents organophosphorés". Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAF044.

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Abstract (sommario):

La détection d’agents organophosphorés (OPs) demeure l’un des problèmes majeurs à résoudre pour prévenir la menace chimique. A cet effet, la recherche de capteurs sensibles, sélectifs, portables reste d’un grand intérêt. Dans ce projet, notre intérêt s’est porté vers des microleviers dont le principe repose sur la modification de leur fréquence de résonance due à une adsorption de molécules à leur surface. Un concept associant la nanostructuration et la fonctionnalisation a été étudié pour améliorer les performances des leviers. Ainsi, la surface des microleviers a été nanostructurée par voie solvothermale avec des nanobâtonnets de TiO2 pour accroitre leur capacité d’adsorption et leur sensibilité. Ces leviers nanostructurés ont ensuite été fonctionnalisés par des molécules (alcool, oxime) susceptibles de se lier spécifiquement aux OPs pour améliorer leur sélectivité. La nanostructuration et la fonctionnalisation ont été préalablement optimisées sur des surfaces modèles avant d’être transférées sur des leviers. Une étude paramétrique a été menée pour évaluer l’impact des conditions de synthèse sur la morphologie des structures. La capacité de greffage des nanostructures a été évaluée et les meilleures structures ont été reproduites sur les leviers pour les tests de détection d’un simulant d’OPs. Des études plus spécifiques ont également été menées pour comprendre les mécanismes d’interactions entre les OPs et le TiO2
The detection of organophosphorous compounds remains one of the major issues to be addressed in order to prevent chemical threats. For that purpose, the need of sensitive and selective sensor is of great importance. In this study, we decided to use microcantilevers whose principle is based on the modification of their resonance frequency due to molecule adsorption onto their surface. The idea of this project is to combine the nanostructuration and functionalization to improve cantilevers performances. Thus, the microcantilevers surface was nanostructured using solvothermal method with TiO2 nanorods to increase their adsorption capacity and then, cantilevers sensibility. Those nanostructured cantilevers was then functionalized by molecules able to specifically bind OPs molecules to improve sensors selectivity. The nanostructuration and functionalization were first optimized on silicon substrates before being transferred onto cantilevers. A parametric study was performed to evaluate the impact of synthesis conditions on the nanostructures morphology. The molecules loading on TiO2 nanorods was evaluated and the best nanostructure was reproduced on cantilevers to carry out detection tests of an OPs simulant. Specific investigation was also performed to understand the interaction mechanism between OPs and TiO2

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Cenciarini-Borde, Claire. "Recherche de marqueurs de viabilité pour la détection moléculaire des bactéries dans l'eau". Aix-Marseille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX20663.

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Abstract (sommario):

Les méthodes actuellement utilisées pour le diagnostic de pollutions bactériologiques de l'eau sont principalement des méthodes culturales. Normalisées et considérées comme fiables pendant plusieurs décennies, la pertinence de ces méthodes est remise en cause par prise en compte de l'existence de formes viables et non cultivables des bactéries, ainsi que par les situations d'urgence engendrées par les exigences croissantes des autorités sanitaires, notamment dans le domaine de la qualité de l'eau. Il est donc nécessaire de trouver des méthodes spécifiques et rapides, permettant de détecter toutes les bactéries viables, y compris les non cultivables, sans détecter les bactéries mortes. Parmi les différentes méthodes proposées dans la littérature, la recherche de marqueurs ARN de viabilité a fait l'objet de plusieurs publications concernant de nombreuses espèces bactériennes avec, pour chacune, peu et différentes cibles testées selon les études et dans des conditions expérimentales à chaque fois différentes, donnant ainsi des résultats très disparates. D'autre part, aucune étude en ce sens n'a précédé cette thèse concernant l'espèce Pseudomonas aeruginosa, qui présente pourtant un important risque sanitaire en milieu hospitalier. L'objectif de ce travail de thèse était d'apporter un éclaircissement sur ce point, à la fois en mettant en évidence des marqueurs potentiels de viabilité pour P. Aeruginosa parmi un grand nombre de cibles testées et pouvant être utilisés dans différentes conditions physiologiques, puis de comparer ces résultat avec obtenus, pour les même cibles, dans les mêmes conditions expérimentales chez Escherichia coli. Notre stratégie a été de commencer par cribler, chez P. Aeruginosa, 48 transcrits correspondant aux ARNs ribosomaux, à des "gènes cores" ou à des gènes de réponse au stress, afin de s'assurer de la présence de ces transcrits chez toutes les espèces bactériennes aquatiques. Après inactivation thermique sur des échantillons fraîchement cultivés, nous avons pu mettre en évidence 4 transcrits labiles (rplP, rplV, rplE et rpsD) et 4 transcrits persistants (ARN ribosomaux 16S et 23S, groEL et rpmE) pouvant être associés pour l'élaboration d'un test de viabilité efficace. Une légère augmentation de la stabilité des transcrits labiles a pu être observée, sans pour autant inverser la tendance générale, dans des échantillons placés 3 semaines en conditions minimum de survie dans de l'eau minérale stérile avant leur inactivation. Des expériences réalisées chez E. Coli, dans des conditions expérimentales strictement identiques, ont montré que certains de ces transcrits avaient des comportements différents, voire opposés. C'est notamment le cas des messagers groEL et rpmE qui, persistant chez P. Aeruginosa, sont apparus très labiles chez E. Coli fraîchement cultivée. Chez cette même bactérie, la mise en conditions minimum de survie durant 3 semaines entraîne de grandes modifications de la persistance de certains transcrits, notamment rplV qui, labile dans les conditions déjà citées, reste très persistant après inactivation thermique de ce type d'échantillons. Des expériences de désinfection au chlore à faible et à forte concentration nous ont également permis d'observer des différences de stabilité entre les transcrits testés, et différents niveaux de stabilité de chacun en fonction de la concentration de chlore utilisée pour l'inactivation. L'ensemble de ces résultats montre la grande difficulté de mettre en évidence des marqueurs universels de viabilité des bactéries parmi les ARNs messagers et la complexité de la disparition de ces molécules, dépendant d'une multitude de paramètres non contrôlables dans le cas du diagnostic sur les échantillons environnementaux. Afin de permettre l'approfondissement des recherches en ce sens, notamment en recherchant des marqueurs spécifiquement efficaces dans les différentes conditions envisageables, une biopuce a été façonnée pour le criblage de transcrits pour 23 espèces bactériennes aquatiques. D'autre part, l'utilisation de méthodes récemment développées, utilisant la détection d' l'ADN génomique après un pré-traitement des échantillons par du propidium monoazide a donné des résultat encourageants quant à l'avancée de la recherche de marqueurs universels de viabilité
Current methods used for the bacterial diagnosis of water are mainly cultivation methods. Standardized and considered reliable for several decades, the relevance of the method is now challenged by the known of the existence of viable and non culturable bacteria(VBNC), as well as by emergency situations caused by the increasing demands of health authorities, particularly in the field of water quality. It become necessary to develop specific and fast methods, allowing to detect all viable bacteria, including VBNC, without detecting dead bacteria. Among numerous viability assessment methods described in literature, RNA detection have been evaluated for numerous bacterial species. However, each study evaluated only few transcripts as viability markers, and in each case different targets were evaluated in different experimental conditions, rending impossible to clearly conclude about any potential viability markers. No study about Pseudomonas aeruginosa in this way has preceded this thesis work. However, this bacteria is responsible of a major health hazard in hospitals. This thesis work aimed to clarify the research of RNA viability markers by scanning numerous transcripts in consistent experimental conditions, first in P. Aeruginosa, and to highlight the most reliable targets as potential viability markers. These selected targets were then tested in changed experimental conditions and in Escherichia coli for evaluating their reliability in various situations. Our strategy consisted to begin by the scan of 48 transcripts in P. Aeruginosa, corresponding to ribosomal RNA, core genes or stress response genes. These targets were chosen to ensure about their being in all aquatic bacterial species. After heat inactivation of freshly cultivated samples, we highlighted 4 labile transcripts (rplP, rplV, rplE and rpsD) and 4 persistent transcripts (16S ans 23S rRNA, groEL and rpmE) that could be associated for developing an efficient viability test. We observed low increasing of the stability of the "labile" transcripts in samples previously stressed 3 weeks in minimum survival conditions in mineral water before heat inactivation. Nevertheless, the general tendency remained unchanged. In E. Coli, experiments realized in strictly identical conditions showed that some of these highlighted transcripts behaved differently or oppositely compared to P. Aeruginosa. For example, groEL and rpmE that were described above as persistent became labile in freshly cultivated E. Coli. Moreover, in this species, a 3 week stress in minimum survival conditions before heat inactivation caused important modifying of the general tendency, notably concerning rplV that became highly persistent in this condition. Disinfection experiments with low or high chlorine concentration showed high stability differences between the tested transcripts, and different stability levels depending on the chlorine concentrations. All these results confirmed the hardness to find universal viability markers among RNA transcripts for bacteria, and showed the complexity of their disappearance after bacterial death, depending on numerous uncontrollable parameters in environmental sample diagnosis. To enable further research in this way, including seeking specific effective viability markers in different possible conditions, a microarray has been shaped for the screening of transcripts for 23 aquatic bacterial species. Moreover, the use of recently developed methods, using genomic DNA detection after samples pre-treatment by propidium monoazide gave encouraging results regarding the progress of the research for universal viability molecular markers

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Strobel, Pascal. "Conception et réalisation d'un système multicapteurs portable intelligent en vue de la détection des gaz polluants N02, H2S et S02 en mélange de faible concentration". Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2006/Strobel.Pascal.SMZ0641.pdf.

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Abstract (sommario):

Les systèmes multicapteurs intelligents de gaz (nez électroniques) connaissent actuellement un développement accru pour de nombreux domaines d'applications. Inscrit dans le large domaine de la lutte contre la pollution atmosphérique, notre travail a pour but principal la réalisation et la validation d'un nez électronique portable et autonome. Après avoir situé ce besoin dans le cadre de la mesure en continu des polluants atmosphériques et présenté le principe de nez électronique, nous établissons les propriétés requises du prototype à concevoir. Pour répondre aux critères de flexibilité, faible coût, robustesse et portabilité, nous justifions le choix des capteurs de gaz (six capteurs à oxydes métalliques), de l'unité intelligente (microcontrôleur et mémoire Compact Flash), ainsi que des autres composants et leur assemblage. Le prototype réalisé a été validé en laboratoire pour la détection de trois gaz polluants : H2S, NO2 et SO2 seuls ou en multiples mélanges, en faible concentration correspondant à une pollution industrielle près de sources émissives. Plusieurs paramètres représentatifs des différentes phases et variations des réponses temporelles des capteurs ont été sélectionnés. Une base d'apprentissage est constituée à partir de ces paramètres et exploitée à l'aide d'une méthode de classification supervisée (Analyse Factorielle Discriminante). Nous avons obtenu une très bonne classification de la composition des atmosphères gazeuses étudiées, ainsi que des concentrations de chaque constituant. Les règles de décision établies et implantées dans la mémoire du prototype ont permis l'identification avec succès des échantillons inconnus
The intelligent gas sensor array systems (electronic nose) present an increasing development in many fields of applications. Concerning the campaign against the atmospheric pollution, the principally aim of our work is to realize and to validate a portable and autonomous electronic nose. After a state of the art on real time measurement of pollutant gases and the presentation of the principle of an electronic nose, a nomination of requirements for the engineering of a prototype is indicated. In order to fulfil the criteria of flexibility, cheapness, robustness and portability, we justify the choice of the six metal oxide gas sensors and the intelligent unit (microcontroller and Compact Flash memory) as well as the other components and their assembly. The realized prototype has been validated in laboratory for the detection of three pollutants gases: H2S, NO2 and SO2 in isolated state or in various mixtures with the small concentrations of industrial pollution near of emission sources. We have chosen multiple representative parameters of different phases and variations of the response of all the sensors. These parameters constitute a learning base and they are explored by a supervised classification method (Discriminant Factorial Analysis). We obtain a very good classification of the studied gas atmospheres as well as the concentrations of each atmospheric component. The obtained decision rules, which have been established in the memory of the prototype, allow the successfully identification of unknown gas composition samples

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Beaudouin, Rémy. "Modélisation individu-centrée pour aider à la détection et à l'interprétation des effets des polluants chimiques sur la dynamique de population d'un poisson, la gambusie, en écosystème expérimental". Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S141.

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Abstract (sommario):

L’évaluation expérimentale des effets des polluants chimiques chez le poisson au niveau de la population constitue la problématique de cette étude. L’utilisation d’écosystèmes expérimentaux (cosmes) a été proposée pour étudier les effets des polluants au niveau de la population. La gambusie (Gambusia holbrooki) est une espèce de poisson qui permet de telles études. Cependant, lors des expériences en cosme, le nombre de réplicats étant limité et la variabilité inter-réplicat étant importante, la puissance statistique des comparaisons entre populations témoins et exposées aux polluants est très faible. Pour améliorer la situation, nous proposons de compléter les données témoins réelles en simulant, à l'aide d'un modèle individu-centré probabiliste, l’ensemble des populations attendues en conditions témoins. Les traits d’histoire de vie de la gambusie nécessaires pour paramétrer le modèle ont été caractérisés. Ensuite, le modèle a été programmé, calé et validé. Enfin, deux études de cas ont permis de montrer que l’utilisation du modèle permet d’augmenter la puissance statistique des comparaisons entre les populations témoins et celles exposées
The experimental assessment of the chemicals effects on fish at the population level is the context of this study. The use of outdoor experimental ecosystems (cosm) has been proposed as a tool to study the effects of chemicals at the population level. The mosquitofish (Gambusia holbrooki) is a convenient fish species for such studies. Nevertheless, studies conducted in cosm are limited to a few numbers of replicates. This, together with the high variability characterizing the population level, are limiting factors for detecting significant responses other than strong effects. An alternative could be the modelling of the probabilistic distributions of the variables of the control populations, in order to virtually increase the number of replicates. Experiments were conducted to determine the life history traits of the mosquitofish required to establish the parameters of the model. Then, an individual-based model of the population dynamics of the mosquitofish was build, calibrate and validate. Finally, from two case studies, the model was shown to improve the statistical power of the comparisons between the control and the chemical-exposed populations

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Karpe, Patrick. "Contribution à l'amélioration des limites de détection des micro-polluants présents dans les eaux par utilisation d'une colonne pulsée d'extraction liquide-liquide : application aux dosages chromatographiques des pesticides organo-chlorés". Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20247.

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Abstract (sommario):

Methode de concentration des pesticides organochlores dans les eaux par colonne pulsee a extraction liquide-liquide. L'utilisation de cette technique couplee avec la chromatographie en phase gazeuse permet d'ameliorer de facon significative les seuils de detection de ces polluants dans les eaux par rapport aux methodes traditionnelles. Description de l'optimisation du fonctionnement de cette colonne pour differents micropolluants de nature synthetique. Etude et suivi du fonctionnement d'un epurateur au charbon actif dans une station de traitement de l'eau

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Pally, David. "Fonctionnalisation électrochimique de matériaux carbonés : application à la détection de micropolluants métalliques : nickel et plomb". Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2089/document.

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Abstract (sommario):

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration de capteurs électrochimiques pour la détection de micropolluants mis sous surveillance par la Directive Cadre sur l'Eau (DCE/200/60/CE) tels que Ni(II) et Pb(II). Actuellement, le contrôle des eaux est effectué par prélèvements cependant les méthodes d'analyses sont longues et coûteuses et les seuils de concentration très faibles imposés par la loi, nécessitent d’avoir recourt à d’autres types d’équipements, tels que les capteurs électrochimiques. L'amélioration indispensable de leur sensibilité et de leur sélectivité peut être atteinte par le choix du matériau d'électrode et de sa fonctionnalisation de surface. Ces capteurs ont pour objectif, à terme, d’analyser la qualité des eaux sur site en continu ou semi-continu. Dans le cas de l'étude de la sélectivité, les sels de diazonium ont été choisis pour le greffage des fonctions benzamides oximes, complexantes du Ni(II). Cette molécule n'ayant jamais été étudiée électro-chimiquement, son domaine d'électro-activité et les mécanismes d'oxydation ont été étudiés. Les électrodes greffées ont permis la détection électrochimique et montrent une sélectivité pour le Ni(II), en présence d'interférents comme Pb(II) et Cu(II). Cette étude a prouvé que les amines aromatiques et aliphatiques peuvent être greffées par oxydation en milieux aqueux. Les électrodes ainsi fonctionnalisées ont montré que la mobilité des fonctions complexantes, via la structure et la longueur du squelette carboné, influence la limite de détection des capteurs, les chaînes aliphatiques complexant particulièrement bien les cations métalliques. Enfin, l’influence de différentes formes allotropiques du carbone, utilisées en tant que phases actives d’électrodes sérigraphiées, a été étudié. Des électrodes composées de différentes formes allotropiques de carbones ont été fonctionnalisées par des sels de diazonium et utilisées pour la détection du Pb(II). Les résultats montrent que certains matériaux carbonés, comme les nanotubes de carbone, améliorent les propriétés électro-catalytiques des capteurs
This work is focused on the elaboration of electrochemical sensors for Ni(II) and Pb(II) micropollutants detection, targeted by the Water Framework Directive (WFD 2000/60/CE). Currently, water supervision is carried out by sampling and analytical equipments, however these methods are too long and too expensive, the very low concentration limits imposed by laws, needed to be reached using other kind of equipments such as electrochemical sensors. The sensitivity and selectivity of these sensors can be improved by the choice of the electrode materials and their surface functionalization. The aim of these sensors is to make possible the water quality analysis on site, continuously or semi-continuously. The selectivity was reached by grafting diazonium salts composed of benzamide oxime functions, complexing Ni(II). The electro-activity area and the oxidation mechanisms of this molecule were investigated. It is to be underlined that the electrochemical behavior of this molecule has never been studied in the litterature. The grafted electrodes were used for the electrochemical detection, and they turned out to be selective for Ni(II) detection in the presence of both Pb(II) and Cu(II). To improve the sensitivity of these sensors, the mobility of the complexing function is important. This study shows the possibility to graft aliphatic and aromatic amines via oxidation reactions in aqueous media. These electrodes revealed better analytical performances for the sensors grafted by aliphatic amines through the mobility of the carbon chains complexing metallic cations. Finally, the influence of the different allotropic kind of carbons, used as screen printing electrodes, were compared. These electrodes, functionalized with diazonium salts and used for the detection of the Pb (II) showed that some carbonaceous materials such as carbon nanotubes, improve the electro-catalytic properties of the sensors

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Anton, Rukshala. "Etude et compréhension des mécanismes d’interaction de Composés Organiques Volatils (COV) par des couches polymères : application à la microdétection des polluants des environnements intérieurs". Thesis, Cergy-Pontoise, 2013. http://www.theses.fr/2013CERG0644.

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Abstract (sommario):

Les moisissures sont des biocontaminants courants des environnements intérieurs causant la biodégradation des matériaux qu'ils colonisent et favorisant l'apparition de diverses pathologies, notamment respiratoires telles que des allergies, des infections ou des toxi-infections.En raison de ces impacts, la maîtrise de la contamination fongique constitue une préoccupation majeure pour des secteurs aussi divers que les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, les hôpitaux ou encore les établissements patrimoniaux. Actuellement, les techniques utilisées pour surveiller ces environnements sensibles reposent sur la mesure de particules biologiques en suspension dans l'air émises après sporulation des moisissures. Afin de prévenir les effets de la prolifération de moisissures, le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) a développé un indice de contamination fongique basé sur la détection de Composés Organiques Volatils (COV) spécifiques émis dès le début de cette croissance microbienne avant même l'émission dans l'air de particules délétères (Moularat, Robine et al. 2008; Moularat, Robine et al. 2008). Cet outil, breveté en 2007 (Moularat 2007), a été employé lors de différentes campagnes de mesures dans l'habitat, les bureaux, les écoles, les crèches, les musées…(Moularat, Derbez et al. 2008; Joblin, Moularat et al. 2010; Moularat, Hulin et al. 2011; Hulin, Moularat et al. 2012). Depuis le CSTB a élaboré un prototype de balise de surveillance intégrant cet indice et constitué de capteurs gaz à base de Polymères Conducteurs Electroniques (PCE), en collaboration avec l'ESIEE Paris (l'Ecole d'Ingénieurs de la Chambre de Commerce et d'Industrie de Paris) (pour la balise) et le Laboratoire de Physico-chimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) (pour les PCE). Ainsi des capteurs à base de polypyrrole (PPy) et de Poly-(3,4-éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate) (PEDOT-PSS) ont permis de différencier un environnement contaminé d'un environnement sain. Si ces couches sensibles se sont montrées efficaces pour la détection par l'identification d'une empreinte globale de COV d'origine fongique, elles ne s'avèrent pas encore suffisamment sélectives pour réaliser l'identification de chaque COV, indispensable pour le calcul de l'indice.Dans le cadre de la surveillance de la qualité microbiologique de l'air des environnements intérieurs, cette thèse a pour ambition de prolonger ces travaux en étudiant les mécanismes d'interaction entre COV et PCE en vue de l'application au développement de micro-capteurs chimiques adaptés à la mesure in situ. Cette recherche implique à la fois l'optimisation de la sensibilité et de la sélectivité de ces polymères et le développement d'une matrice de capteurs.Le premier aspect de cette étude a consisté à synthétiser de nouveaux PCE, plus spécifiques sur la base de ceux identifiés comme pertinents lors de la thèse de Joblin en 2011. Ainsi, des polymères, à base de pyrrole fonctionnalisés en position 1 et 3, ont été synthétisés par voie électrochimique. Le PEDOT-PSS, polymère commercial (sous forme de suspension dans l'eau), a, quant-à-lui, été conditionné par différents traitements thermiques.Le second aspect a porté sur l'étude de l'influence de l'exposition des COV à ces PCE sur leurs propriétés physico-chimiques. Ainsi, des caractérisations morphologiques, électrochimiques, optiques ainsi que la variation des propriétés de surface ont permis de mettre en évidence des interactions faibles, en général de type van der Waals ou par liaison hydrogène, entre COV et PCE.Enfin, le dernier aspect a porté sur l'étude expérimentale de la réponse des capteurs en contact avec différents COV issus ou non du métabolisme fongique. Cette dernière étape a permis de vérifier les hypothèses de mécanismes d'interaction. Par ailleurs, la spécificité de la matrice de capteurs vis-à-vis des composés fongiques a été démontrée. Cette matrice de capteurs a également permis d'obtenir des signatures spéci
Conducting polymers can be used as active materials of sensing devices that find application in different areas, such as quality control of products in industries such as food and beverage, cosmetics and solvents, in the monitoring of air quality for environmental and safety purposes, and as an auxiliary tool in the diagnosis of diseases. In spite of this, as a general rule, the details of the prevailing interactions of the volatile compounds and the polymer are not well understood. For this reason, we have focused the work of this thesis on the characterization of the interactions between vapors of volatile organic compounds and thin films of conducting polymers. These films, that were the active components of the sensors, were prepared atop of different geometry of interdigitated electrodes via electropolymerization, where several preparation parameters (such as doping agents nature and concentrations, monomer nature, thermal annealing) were observed to assure an homogeneous growth of the polymeric film. Several characterizations such as electrochemical studies, AFM observations and UV-VIS-NIR spectra studies were used to obtain detailed information about the interaction mechanisms between VOC and conducting polymers. We have also measured the contact angle of water, formamide and diiodomethane deposited on the surface of the polymeric films to evaluate surface free energy (and its acid-base and dispersive components). The selectivity and sensitivity of the polymeric sensors when exposed to different volatile organic compounds (VOCs) have shown to be dependent not only of the properties of the analyzed VOC but also on the nature of the counter-ion used to dope the polypyrrole film. As a final conclusion, we can say that as a result of this work it becomes possible to optimize the design of an arrangement of sensors such that both a better sensitivity and a better selectivity sensitivity to a given chemical environment can be achieved

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Dagnelie, Romain. "Développement d'un capteur chimique de polluants atmosphériques à transduction optique et à la base de matériaux nanoporeux : application à la détection des composés carbonylés pour le contôle de la qualité de l'air". Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112311.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse à été effectué dans l’équipe « Capteur de polluants atmosphériques » dirigée par Thu-Hoa Tran-Thi, au sein du Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA/CNRS). L’équipe travaille sur la détection de polluants gazeux toxiques pour la qualité de l’air, la surveillance de l’exposition des travailleurs et pour la lutte contre le terrorisme chimique. Parmi les polluants présents dans l’air intérieur, nous nous sommes particulièrement intéressés aux COV et plus précisément à la famille des composés carbonylés. Les deux plus petites molécules de cette famille sont le formaldéhyde et l’acétaldéhyde. Ce sont des polluants ubiquistes de l’air intérieur, dont les concentrations moyennes retrouvées dans les logements français sont de l’ordre de 18 ppb et 7 ppb respectivement (1 ppb = 10-9 molécules par molécules d’air). Le formaldéhyde a été classé comme « cancérigène certain chez l’homme » en 2004 par le Centre international de Recherche sur le Cancer. La valeur de 18 ppb mesurée dans les logements est supérieure aux recommandations de l’Agence Française de Sécurité et de Surveillance de l’Environnement du travail qui est de 8 ppb pour une exposition chronique. Ainsi la détection et la quantification des concentrations en formaldéhyde dans les logements et les lieux publiques est un enjeu majeur de la politique de santé environnementale. Ill existe aujourd’hui une demande pour un capteur bon marché et simple d’utilisation permettant de mesurer en temps réel de faibles concentrations de formaldéhyde. La stratégie adoptée au LFP consiste à développer des capteurs chimiques innovants à partir de matériaux de silice poreuse. Le procédé sol-gel est utilisé afin de déposer des couches minces de silice (xérogels) de grande surface spécifique (400 - 600 m2. G-1), soit la surface d’un terrain de tennis, déposé sur un substrat transparent de 1cm². Ceci permet le piégeage par adsorption d’un grand nombre de molécules de polluant. Le dopage des matrices par des réactifs organiques permet d’assurer la sélectivité des capteurs : le Fluoral-P est utilisé comme dopant pour la détection sélective du formaldéhyde, et l’hydralazine, non sélective, pour la détection des aldéhydes totaux. Dans le cas du formaldéhyde, le Fluoral-P réagit sélectivement pour former la Dihydro-Diacétyl-Lutidine (DDL), qui est un produit fluorescent. Un prototype de démonstration à été conçu et automatisé au laboratoire et mesure l’absorption et la fluorescence des couches sensibles en temps réel à l’aide d’un spectrophotomètre miniature. Lors de l’exposition d’une couche sensible à un flux de gaz à analyser la vitesse d’apparition de la fluorescence permet de quantifier en moins de cinq minutes la concentration en formaldéhyde avec une sensibilité inférieur à 0,4 ppb. L’étude de la réponse du capteur en fonction des paramètres critiques à été effectuée. La calibration du capteur à été réalisée en fonction de la concentration en polluant, de la température et de l’humidité relative. Il est ainsi possible d’effectuer des mesures avec un temps de réponse inférieur à 3 minutes dans une gamme d’humidité relative de 0 à 70 % et une gamme de concentrations de formaldéhyde de 0,4 à 160 ppb. L’utilisation d’un filtre desséchant permet d’élargir la gamme de mesures à 100% d’humidité relative. Un mode d’exposition pulsé du capteur à été développé et consiste à exposer plusieurs fois une même couche sensible à des périodes répétées de 3 minutes sous flux. Ce mode permet de réaliser 40 mesures par couche sensible, soit un suivi de la concentration en formaldéhyde en air réel sur 7 heures avec une fréquence de mesure de 10 minutes. Ces résultats ont été validés lors de différentes campagne d’intercomparaison, dont une menée en 2008 à l’Institut National de L’Environnement et des Risques Industriels. Nous avons ainsi démontré qu’il est possible de suivre les variations quotidiennes de la concentration en formaldéhyde en air réel. L’appareil peut mesurer des pics de pollution sur de faibles durées inférieures à 2 minutes et la possibilité de réaliser 40 mesures avec le même échantillon réduit considérablement le coût pour les utilisateurs. Par ailleurs, comparativement aux capteurs commerciaux utilisant des solutions réactives, l’utilisation d’échantillons solides facilite considérablement la manipulation du capteur. Nous avons également étudié plus en détail le rôle de l’interférent majeur qui est la vapeur d’eau. En effet, le Fluoral-P est une molécule sonde qui réagit avec l’eau et est hydrolysée au contact de l’humidité. Une ingénierie de matrices hydrophobes à donc été mise en place, avec la synthèse de xérogels de silice dopés de co-précurseurs hydrophobes (méthylés et fluorés). Nous avons montré que cette ingénierie permet de limiter la diffusion de l’eau dans les couches sensibles et augmente ainsi la durée de vie des capteurs passifs d’un facteur 30. Par ailleurs, nous avons montré que les propriétés du Fluoral-P en font une sonde efficace pour mesurer la perméation de la vapeur d’eau dans les matériaux poreux. Une nouvelle méthode de caractérisation de l’hydrophobie vis à vis de l’eau gazeuse a ainsi été élaborée, utilisant la mesure de la durée de demi-vie du Fluoral-P dans les matériaux mis sous atmosphère humide. Les résultats obtenus sur 5 échantillons sont cohérents et complémentaires avec les caractérisations classiques de l’hydrophobie à l’eau gazeuse (angle de contact et mesure thermogravimétrique). Il est apparu que des matériaux très hydrophobes peuvent être imperméables à l’eau liquide, mais demeurent perméable à l’eau gazeuse et notre méthode de caractérisation, utilisant l’hydrolyse du Fluoral-P, permet de quantifier cette perméabilité
During the last decade, the increase of the awareness of the importance of indoor air quality and its potential impact on human health has stimulated an interest in formaldehyde, a carcinogen for humans. Because of its numerous emission sources (plywood, isolation foam, adhesive resins, cosmetic, etc…), CH2O is a ubiquitous indoor pollutant whose concentrations can vary from a few ppb to more than 100 ppb in homes. Over this domain of concentration, a few methods are commercially available, such as gas chromatography combined with a methanation process or the Hantzsch method involving the bubbling of the contaminated air in a liquid reactant. However, those sensors have a few drawbacks in terms either of simplicity of the sampling, heavy maintenance or high cost and high cost of consumables. Therefore, the development of a low-cost, fast and sensitive sensor which can detect a wide range of concentration of formaldehyde is an important and significant challenge. The present thesis work was achieved in the “Chemical Sensors” team of the Francis Perrin Laboratory (LFP), a unit of the Atomic Energy Commission (CEA) associated with the National Centre of Scientific Research (CNRS). Various strategies were developed to obtain very sensitive and selective sensors. With nanoporous SiO2 thin layers deposited on quartz substrate, acting as a sponge to trap the pollutants and whose pore size distribution can be tailored to filter the pollutants by their size, a first selectivity can be obtained. These nanoporous materials were synthesized with tetramethoxysilane precursors (TMOS) using the Sol-Gel process. With the use of 4-amino-3-pentene-2-one (Fluoral-P), which absorbs in the UV and which reacts selectively with formaldehyde, a product, the 3,5-diacetyl-1,4-dihydrolutidine (DDL) is obtained which absorbs and fluoresces over the visible region. By collecting the DDL fluorescence, it is possible to detect CH2O over a wide range of concentrations, from 400 ppt to 200 ppb. A home-made prototype was developed which comprises four units: the light source composed of a light emitting diode (LED, 410 nm) with its power supply, a flow cell unit equipped with a micro-pump, a detection unit equipped with a miniaturized spectrometer from Ocean Optics and a computer to drive the experiments. The prototype response was studied as functions of the formaldehyde concentration, under various conditions of flow rate, exposure duration, temperature (5-50 °C) and relative humidity (0-70 %) and the calibration curves were established. With a pulsed-mode detection implying 2 to 3 minutes of exposure of the sensor to the pollutant, 40 measurements can be collected with a single sensitive layer. As water vapor was found to be the major interference in the formaldehyde detection, we have explored three main routes to reduce or suppress the effect of humidity: i) the replacement of Fluoral-P by a more hydrophobic derivative, the 4-Amino-4-phenylbut-3-en-2-one, ii) the potentiality of various hydrophobic porous xerogel monoliths and thin films to be water-repellent and iii) the addition of a drying unit. Few methylated (Methyltrimethoxysilane) and fluorinated (3,3,3-Trifluoropropyltrimethoxysilane) alcoxide co-precursors were combined in various proportions with TMOS to give materials with different hydrophobicity properties. We have shown via contact angle measurements and thermo-gravimetric analyses that fluorinated xerogel monoliths and thin films display the most hydrophobic character since the water droplets does not diffuse into the matrix. However, their permeability to water vapor is totally different. To scale the permeability of porous material to water vapor, we proposed a new and original method based on the quantitative measurement of the lifetime of a probe molecule, Fluoral-P, trapped in the matrix and which is hydrolyzed in humidified atmosphere. With this method, we not only demonstrated that the fluorinated xerogels, repellent to liquid water, still display permeability to water vapour, but also could quantify the efficiency of those materials to slow down the water vapor diffusion. Finally, the addition of a drying CaCl2 unit to trap water vapor allows the use of the sensor over the entire domain of humidity up to 100 %. During this work, we have participated to two campaigns of measurements of formaldehyde. The first one taking place in the south suburb of Paris involved four laboratories and the measurement of outdoor pollutants, with formaldehyde content as low as 400 ppt to few ppb and high humidity (60 %). The second one, organized by the Institute of National Institute of Environment and Industrial Risks was dedicated to the inter-comparison of both commercial apparatus and methods under development in laboratories. Moreover, a collaboration has been established with the CEA-LETI of Grenoble for the fabrication of an industrial prototype, INDIGO, whose performances are under investigation

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Gaidi, Mounir. "Films minces de SnO2 dopés au platine ou au palladium et utilisés pour la détection des gaz polluants : analyses in-situ des corrélations entre la réponse électrique et le comportement des agrégats métalliques". Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0095.

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Abstract (sommario):

Nous avons analysé le rôle joué dans les processus de détection, par des agrégats métalliques de Pt et de Pd dispersés dans des films minces de SnO2 destinés à la détection des gaz polluants réducteurs comme le CO, H2S ou NOx. L'évolution de l'état d'oxydation des agrégats de platine a été suivie par Spectroscopie d'Absorption X (XAS) in situ. Lorsqu'elles sont incorporées en quantité très faible, les particules de platine changent, d'une façon réversible, leur état d'oxydation, selon la nature de l'atmosphère environnante. L'état d'oxydation des particules dépend fortement de leur taille, (entre 0,5 et 4,5 nm) les plus petites passant d'un état complètement oxydé à un état fortement réduit -les liaisons Pt - O laissant place à des Pt - C lorsque les films sont en présence de CO. L'évolution de la conductance électrique lorsque les films sont mis en présence de CO a été corrélée à la rapidité de la réaction du réduction de platine. Une interaction électronique métal-SnO2 est à l'origine du pic de conductance observé à basse température. Une étude comparative des réponses électriques des couches platinées et dopées palladium, en présence de CO, H2 et H2S, a permis de proposer différents mécanismes de détection relatifs à chacun des gaz étudiés
We have analyzed the role played in the sensing processes, by Pt and Pd metallic aggregates dispersed in SnO2 thin films used for the detection of various reducing gases such as CO, H2S or NOx. X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) analysis has allowed us to follow in situ the evolution of the oxidation state of platinum aggregates. When they are incorporated in a very weak quantity, platinum particles change in a reversible manner, their oxidation state, according to the nature of the atmosphere. The oxidation state of particles depend strongly on their size (0,5 - 4,5 nm): under CO the smallest ones change from fully oxidized to a reduced state where Pt -O bondings have been removed and replaced by Pt-C. From the analysis of the electrical conductance evolution under controlled atmosphere, it has been possible to correlate the electrical reply under CO with the platinum reduction rate. An electronic interaction metal-SnO2 is shown to be at the origin of the conductance peak observed at low temperature. A comparative study of the electrical replies between SnO2 thin films doped with Pt or Pd, in the presence of CO, H2 and H2S, has allowed us to propose a model describing the mechanisms of the detection process involved in each case

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Farouil, Léa. "Etudes théorique et expérimentale de semi-conducteurs organiques pour l'élaboration d'un biocapteur destiné à la détection de la pollution de l'eau". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30310/document.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ce travail de thèse est l'élaboration d'une photodiode organique (OPD) destinée à être intégrée dans un biocapteur. Ce travail s'inscrit dans le cadre plus général de l'étude et de l'amélioration de composants organiques impliqués dans des microsystèmes de détection visant à surveiller la pollution de l'eau. Le besoin d'évaluation et de suivi de la qualité de l'eau suscite un grand intérêt pour des systèmes de détection portables de polluants ayant une réponse rapide et de faible coût. Le principe de la mesure repose sur la détection des variations de fluorescence de micro-algues en présence de substances toxiques. Excitées grâce à une diode électroluminescente (LED) bleue, les algues vont émettre un signal de fluorescence dont l'intensité, modifiée en présence de polluant (Diuron), est détectée par l'OPD optimisée. Le signal de fluorescence à détecter étant très faible, l'OPD idéale doit avoir un faible courant d'obscurité et une grande sensibilité. Cela passe par un choix judicieux des matériaux semi-conducteurs organiques (OSC) entrant dans l'élaboration de la couche active du composant. Pour accompagner le choix des matériaux, il est intéressant d'explorer leurs propriétés physico-chimiques tout en essayant de rationaliser les mécanismes mis en jeu au sein de ces matériaux lorsqu'ils sont utilisés dans l'élaboration d'OPD (phénomènes d'absorption de photons, mécanismes de transport de charges, et pertes associées aux recombinaisons de charges). Cette thèse s'articule autour de deux axes. Le premier axe consiste en une étude théorique qui vise à comprendre et à maitriser l'échange des charges à l'échelle nanométrique par des caractérisations optiques et des calculs de chimie quantique basés sur des méthodes DFT et TD-DFT. L'étude sur un système modèle (le P3HT) a permis d'établir un protocole de calcul très prometteur pour l'étude des propriétés de matériau d'intérêt, en particulier le PTB7. Le second axe est un volet à caractère expérimental. L'élaboration, la caractérisation et l'optimisation d'OPD à base de PTB7 : PC60BM a permis de concevoir un biocapteur algal apte à détecter le Diuron à des concentrations de l'ordre du nanomolaire
The aim of this thesis is to develop an organic photodiode (OPD) designed to be integrated into a biosensor. It is part of the broader framework of studying and improving organic components involved into devices devoted to water pollution monitoring. The need for such portable, fast-response, low-cost microsystems is of great interest. The measurement is based on the fluorescence detection of micro-algae under toxic substances exposure. The excited algae, under a blue light emitting diode (LED), will emit a fluorescence signal whose intensity, modified because of pollutant exposure (Diuron), is detected by the OPD. Since the fluorescence signal is very weak, the ideal OPD must have a low dark current and a high sensitivity. To achieve this performance, a judicious choice of organic semiconductor materials (OSC) used for the OPD is required. In addition, it is interesting to investigate their physico-chemical properties by rationalizing the mechanisms involved in the active layer (photon absorption phenomena, charge transport mechanisms, and losses associated with charge recombinations). This thesis is based on two axes. The first one consists in a theoretical study of the charge exchanges at a nanoscale. This have been done by both optical characterizations and quantum chemistry calculations based on DFT and TD-DFT methods. Calculations were performed on a model system (P3HT) thus providing the basis for a very promising computational protocol for studying the properties of materials of interest, for instance PTB7. The second axis concerns the experimental study of the OPD based on PTB7:PC60BM. We have developed, characterized and optimized an OPD guarantying the detection of algal fluorescence without and with Diuron at about nanomolar concentrations

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Tesi sul tema "Détection de polluants"

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