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Etude de Bio-senseurs pour des applications en planétologie

Description

Le sujet de cette thèse concerne le développement de nouvelles techniques instrumentales pour la détection de molécules complexes - traces de vie possibles ou passées - à des fins d’exploration planétaire. L’intention est de concevoir et de réaliser un démonstrateur adapté à la recherche de macro-molécules dans le système solaire (Mars, Europe, Encelade…). 

Des revues récentes de la problématique (Benner, 2015, Neveu et al, 2018) tout comme le ‘Study Report’ pour un lander d’Europe (Rapport NASA), soulignent l’intérêt de détecter des macro-molécules fonctionnelles support de l’information (type ADN, RNA), des protéines et des lipides. Elles pointent aussi l’intérêt d’une approche ‘versatile’, qui ne se limiterait pas à la détection de quelques macro-molécules typiques de la vie terrestre. Le seuil de détection souhaitable serait de l’ordre de la femto-mole/mole ou mieux.

Une revue de l’état de l’art montre que l’association de deux techniques peut conduire à des performances intéressantes: (1) l’utilisation de surfaces Super-Hydrophobes (SH) pour déposer d’éventuelles bio-molécules contenues dans un soluté en des points pré-déterminés avec une très forte concentration, (2) l’application d’une technologie de spectroscopie Raman (Raman ‘Exalté’ par effet de surface - SERS), pour faire l’étude spectrale précisément aux points de dépôts. La conjugaison des deux techniques offre des possibilités de détections à 10-15 mole/mole, voire  10-18 mole/mole (Gentile et al, 2010).

Dans le cadre d’une thèse de nature technologique qui sera suivie à la fois à l’IRAP et au LAAS (laboratoires voisins), l’étudiant.e  travaillera à l’optimisation conjointe des techniques SH er SERS en vue d’une utilisation spatiale et en caractérisera les performances. Il participera à la conception d’un micro-laser Raman, avec la spectroscopie associée (technique connue par ailleurs à l’IRAP). Il s’attaquera aussi au problème de la préparation du soluté, c’est-à-dire de passer d’une ‘poudre de roche’ à quelques micro-litres d’un soluté injectable dans le détecteur SH/SERS, Le but final serait de réaliser un prototype de détecteur et valider la technique par des analyses d’échantillons naturels.

Ce travail serait adossé à un projet RetT soutenu par les deux laboratoires et le CNES. Il sera concrétisé par des publications dans des revues d’instrumentation. L’étudiant.e  sera aidé par le personnel technique des deux laboratoires (spécialistes d’électroniques, de mécanique, d’optique…) pour la conception ou l’adaptation des sous-systèmes ainsi que la réalisation ‘hardware’

Profil

Gout pour le developpement instrumental.

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : IRAP, Toulouse
Directeur(rice) de thèse/recherche : LOUARN Philippe
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : philippe.louarn@irap.omp.eu
Responsable Cnes de l'offre : VISO Michel

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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