Je développe actuellement deux thématiques de recherche. La première, appliquée, concerne la détection moléculaire ultra-sensible en milieu complexe. La seconde, fondamentale, explore l’utilisation de semi-conducteurs à base de nanoparticules comme substrats pour l’effet SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Ces thématiques découlent de la rencontre entre mon parcours professionnel et de ma volonté de contribuer à la gestion de l’eau dans le contexte du changement climatique.

Détection moléculaire ultrasensible

L’effet SERS repose sur l’excitation de phénomènes électromagnétiques et chimiques par la lumière, comme les plasmons localisés de surface (LSP), les points chauds ou les effets de pointe qui amplifient le champ électrique et exaltent la diffusion Raman de plusieurs ordres de grandeur. C’est principalement cet effet qui est exploité dans les capteurs à effet SERS. La détection dans les milieux complexes revêt des difficultés spécifiques qui peuvent s’apparenter à la recherche d’une aiguille dans une botte de foin : connait-on la forme de l’aiguille ? La botte est-elle très grande ? l’aiguille est-elle fragile ? …

J’ai commencé à explorer cette thématique en cherchant à détecter des biomarqueurs dans les fluides humains. La difficulté est ici de travailler avec des molécules (les protéines) qui n’ont pas un signal Raman très intense et qui sont de plus extrêmement fragile. Je me suis ensuite intéressée à la détection dans l’eau, dans ce milieu, le défi est de trouver les molécules présentes dans une gigantesque quantité d’eau. Entouré d’étudiants et étudiantes j’ai travaillé sur les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les polluants émergents (paracétamol et oestradiol) et je m’intéresse aujourd’hui aux pesticides et à l’arsenic.

Plasmonique sur semi-conducteur

Pour détecter spécifiquement des molécules, il est nécessaire de fonctionnaliser la surface des nanoparticules plasmoniques par des molécules sondes. Le plus souvent, le greffage est fait grâce à groupement thiols qui forment des liaisons fortes avec l’or des nanoparticules. Nous avons également utilisés des sels de diazonium. Dans ce cas, nous avons montré que ce greffage pouvait être rendu régio-sélectif grâce à l’activation et à la polarisation des plasmons. Auparavant, nous avions montré qu’une réaction de chimie clique qui nécessite habituellement un apport d’énergie thermique ou lumineuse pouvait être activée par la présence de plasmon.

Ces résultats m’ont convaincue que les plasmons pouvaient avoir un autre rôle que celui d’exalter la diffusion Raman par effet SERS. Le transfert d’électrons est en jeu dans les deux réactions citées plus haut. Ayant réalisé mes travaux de thèse sur un composant de nano-électronique, je me suis naturellement demandé le rôle que pourrait jouer un semi-conducteur décoré de particules plasmoniques dans l’effet SERS. C’est ainsi que j’ai commencé à m’intéresser à l’effet PIERS (Photo-Induced Enhanced Raman Spectroscopy) dans lequel l’illumination d’un semi-conducteur par des UV avant la détection SERS permet une exaltation encore plus forte. Une étude en cathodo-luminescence a permis de montrer le rôle de la barrière Schottky et la diversité des processus de transferts d’électrons qui participent à l’exaltation de la diffusion Raman.

Mon labo

Pour ces travaux de recherche je peux compter sur les plateformes instrumentales de mon laboratoire, le LSPM, (MEB, spectromètre Raman aux longueurs d’ondes…).
Je possède également une plateforme de spectroscopie Raman et UV visible ainsi qu’une salle de chimie.

La dernière arrivée de ce parc instrumental est une source d’agrégats en jets libre. Cet instrument développé par l’équipe de Richard E. Palmer à l’université de Swansea permet de former un jet d’agrégats moléculaires dont le nombre d’atomes est contrôlé.