Soutenance de thèse de Yves PAIN

Cette thèse explore le développement et l'optimisation de capteurs électrochimiques basés sur le couplage de polymères à empreintes moléculaires (MIP) et de graphène, monofeuillet d’atomes de carbone. Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet ANR MIGRASENS, visant à développer un réseau de microcapteurs capables de détecter des micropolluants prioritaires identifiés par la directive cadre sur l’eau européenne (DCE). Les micropolluants présents dans les milieux aquatiques, tels que les résidus pharmaceutiques, les métaux lourds et les pesticides posent des risques significatifs pour l'environnement et la santé humaine,
malgré leurs faibles concentrations. Dans ce contexte, les capteurs électrochimiques apparaissent comme une solution prometteuse pour une détection rapide et sur site des micropolluants. La thèse se concentre principalement sur la détection de l’herbicide isoproturon, l’un des polluants ciblés par la DCE, en utilisant des électrodes de graphène. Deux types de graphène ont été étudiés : le graphène obtenu par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et le graphène épitaxié sur carbure de silicium. L’élaboration d’électrodes fabriquées à partir d’un monofeuillet de carbone a nécessité l’optimisation du transfert de graphène CVD et la mise en forme par photolithographie du graphène CVD et épitaxié. La préparation d’électrodes reproductibles a permis la caractérisation électrique et électrochimique des deux sources de graphène. Les méthodes de chronoampérométrie ou de voltampérométrie généralement appliquées à l’électropolymérisation de MIP n’ont pas permis la fonctionnalisation du graphène CVD. Une approche par chronopotentiométrie a été développée et conduit à la synthèse de MIP à base de polypyrrole (MIP-PPy) sur des monofeuillets de carbone. Les performances analytiques de ces électrodes fonctionnalisées montrent des détections prometteuses de l’isoproturon avec les capteurs MIP-PPy/Graphène-CVD élaborés atteignant une limite de détection de 20 μg.L-1. Parallèlement, une étude des propriétés locales du graphène épitaxié (AFM et Spectroscopie Raman) a mis en évidence leurs impacts sur la synthèse des MIP, apportant des informations sur les phénomènes électrochimiques se produisant à la surface du graphène épitaxié en fonction de la nanostructure locale. Ces travaux posent des bases pour des applications innovantes dans la surveillance environnementale et permettent d'envisager la miniaturisation et la diversification des capteurs pour la détection de divers micropolluants.