Description du sujet de thèse

Le/la doctorant(e) sera chargé(e) de la conception, réalisation et caractérisation de composants RF électroacoustiques pour la détection de gaz. Des procédés de micro et nanofabrication seront optimisés afin rendre ces composants compatibles avec l'intégration des matériaux organiques, permettant ainsi leur fonctionnalisation localisée.

Contexte de travail

L'analyse des composés organiques volatils (COVs) extraits de l'haleine humaine peut fournir un diagnostic approfondi de l'état de divers processus biochimiques dans le corps humain. Ces COVs peuvent servir de biomarqueurs potentiels de conditions physiologiques et physiopathologiques liées à plusieurs maladies. L'analyse des COVs respiratoires, une approche de biosurveillance fiable, non invasive et rapide, a également un potentiel pour la détection précoce et le suivi des progrès de plusieurs maladies inflammatoires chroniques de l'intestin. L'Helicobacter pylori, ou H. pylori, est une bactérie fréquente qui infecte la paroi interne de l'estomac. Cette infection entraîne une inflammation de l'estomac (gastrite) et peut provoquer des troubles digestifs (brûlure, douleurs). Les biopsies sont très souvent indispensables au diagnostic de cette bactérie, à sa surveillance et au traitement appliqué. Cependant, cette méthode est inconfortable, coûteuse et surtout sujet à préoccupations préopératoires.
Le sujet de thèse ''SNIFFER '' vise à élaborer un outil intelligent et autonome capable d'apporter une première solution dans la détection et la reconnaissance de biomarqueurs telle que le CO2 et l'ammoniaque, deux molécules principales qui sont expirées à la suite de la réaction de l'uréase (une enzyme libérée par la bactérie H. pylori). Un enjeu dans lequel aucune solution n'existe actuellement, permettant la détection rapide, temps réel et surtout de manière quantifiée et précise. L'objectif principal du projet de thèse porte sur la conception, la fabrication et la caractérisation de matrices de capteurs à ondes acoustiques de surface (SAW) via l'utilisation de méthodes low cost permettant la détection multivariée de faibles concentrations de biomarqueurs qui sont des éléments clés pour diagnostiquer cette maladie, voir aussi pour surveiller l'évolution de l'état des patients pendant et après leur traitement.
Au sein du laboratoire, la mission principale du (de la) doctorant(e) consistera à développer des capteurs à onde acoustique de surface à base de matériaux organiques innovants. Les travaux de recherche vont donc se focaliser sur l'association des propriétés de reconnaissance des polymères à empreintes moléculaires à des dispositifs à onde acoustique de surface sous forme de lignes à retard ou résonateurs. Les performances électriques de ces capteurs fabriqués au laboratoire IEMN seront par la suite évaluées en termes de leur sensibilité et leur sélectivité, mais également en fonction de leur stabilité dans le temps, de leur reproductibilité ainsi que de leur facilité de mise en œuvre. La fabrication de ces dispositifs fait face à deux grands défis :
L'un d'entre eux consiste à définir les étapes de fabrication technologique tout en tenant compte des propriétés électriques et chimiques liées aux exigences des conditions d'opération. L'autre consiste à proposer un flux de processus qui répond aux exigences de l'interfaçage de ces capteurs.
La deuxième mission consiste en la conception et le prototypage d'une plateforme portée multifonctionnelle, miniaturisée, communicante, et la mise en œuvre d'algorithmes d'apprentissage embarqués permettant d'assurer le traitement des données de ces capteurs ainsi que le clustering et la quantification des molécules cibles.
Le sujet de thèse consiste donc en un travail de recherche à caractère applicatif dont le thème porte sur l'électronique organique en étant capable d'aborder le domaine des capteurs tant au niveau fondamental que technologique, et ce dans un contexte pluridisciplinaire en contact avec le monde académique et médical.
La thèse s'effectuera au sein d l'Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (UMR CNRS 8520 – https://www.iemn.fr/en/). Situé à Villeneuve D'Ascq dans la métropole Lilloise. L'IEMN compte de plus de 500 personnes dans son effectif, l'institut a un large domaine d'activité de recherche allant de la physique à la science des matériaux, aux micro et nanotechnologies.
La thèse se fera dans l'équipe NCM sous la direction du Professeur Kamal Lmimouni et co-encadrée par deux jeunes chercheur Dr Bilel HAFSI Enseignant-chercheur de l'institut Catholique d'Arts et Métiers (ICAM-Lille) et membre de l'équipe NCM et Dr. Clément Dumont Enseignant-chercheur à l'ICAM de Lille et membre de l'Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS),sur le campus Cité Scientifique de l'Université de Lille.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Des déplacements entre les sites partenaires, ainsi que des participations à des conférences et ateliers en France et a l'étranger seront à prévoir.