Capteurs RF résonants pour la caractérisation de matériaux à l’échelle micro et nanométrique : Applications aux biopuces à cellules

Sujets de thèse

Intitulé de la thèse
Capteurs RF résonants pour la caractérisation de matériaux à l’échelle micro et nanométrique: Applications aux biopuces à cellules
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Physique
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
Institut de recherche XLIM, site de la faculté des sciences de LImoges.
123 Av Albert Thomas
87060 limoges
Date Limite de candidature : 01/06/2012
Laboratoire d’accueil : XLIM/MINACOM

Introduction
Certains dispositifs microondes peuvent présenter une forte sensibilité à l’environnement dans lequel ils évoluent. Ainsi de petites perturbations extérieures telles qu’un changement d’hygrométrie, de pression, de composition gazeuse ou encore la présence de certaines particules micro-nanométriques peuvent induire des perturbations plus ou moins importantes sur leur réponse électromagnétique. On comprend bien que d’ordinaire, les concepteurs RF cherchent de préférence à éviter ces phénomènes. Cependant, ils peuvent être mis à profit voir même être exacerbés pour réaliser des fonctions capteurs capables par exemple de faire de la détection fine de petits objets/particules ou encore de la caractérisation de matériaux à l’échelle micro-voir nanométrique.

Sur cette idée, nous avons développé des capteurs capables de mesurer la permittivité d’objets micrométriques aux fréquences microondes. Ces capteurs sont basés sur des éléments résonants: résonateurs coupe-bande ou encore filtres découplés, qui permettent d’atteindre une très forte sensibilité de détection grâce à leur capacité à concentrer fortement du champ électromagnétique sur de petites zones. La précision sur laquelle on va être capable de détecter ces très petits objets va par conséquent dépendre de notre capacité à les amener au plus près de ces zones pour interagir efficacement avec le champ EM, pour cela les techniques de micro-fabrication de la microélectronique vont être des outils très avantageux.
Les capteurs dont nous disposons à l’heure actuelle sont utilisés pour réaliser par exemple la mesure de bio-impédance sur des cellules cancéreuses. Ainsi nous avons montré qu’ils étaient suffisamment sensibles pour distinguer différents type cellulaires d’un même tissu et également au sein d’un même type d’identifier différents states de la progression (agressivité) de la maladie. Cependant l’information obtenue sur la bio-impédance de ces objets micrométriques est encore limitée: la mesure étant réalisée sur une faible bande autour de la fréquence de résonnance du capteur et la précision sur la partie imaginaire de la permittivité liée aux pertes diélectriques n’étant pas encore satisfaisante.

Présentation de l’équipe de recherche
L’Equipe MIcro et Nano structures pour les Télécoms (MINT) développe de nouvelles technologies permettant la micro fabrication de composants comme les MEMS et l’intégration de matériaux innovants pour des applications dans le domaine des microondes, de l’optique et de la biologie. Composée de 7 chercheurs permanents, 3 postdocs et d’une dizaines de doctorants, cette équipe s’appuie sur les moyens technologique (Salle blanche) et instrumental (salle se carractérisation RF et Hyperfréquence) de la plateforme PLATINOM du laboratoire.

Résumé de la thèse en français
L’objectif de cette these porte sur le développement de capteurs résonnants utilisant des ondes électromagnétiques Radio et hyperfréquence pour sonder la matière à des dimensions micro et nano métriques. La première application visée porte sur l’analyse dynamique de cellules cancéreuses rares (cellules souches). Mais ces travaux pourront également s’appliquer pour détecter et caractériser la présence de micro/nanoparticules dans des milieux liquides avec en ligne de mise la détection de polluants ou de particules dangereuses.

Résumé de la thèse en anglais
The objective of this thesis is the development of resonant sensors using electromagnetic RF waves and microwave to probe the matter at the micro and nanometric level. The first intended application involves dynamic analysis of rare cancer cells (stem cells). But this work can also be applied to detect and characterize the presence of micro / nanoparticles in liquid media with online implementation of the detection of pollutants and hazardous particles.

Description complète du sujet de thèse
Durant cette thèse, le doctorant devra proposer et mettre en œuvre des solutions pour accroître performances de capteurs existants, voir proposer de nouvelles approches de conception en les rendant par exemple accordables en fréquence pour étendre leur spectre de détection ou encore en développant des architectures/montages différentiels pour accroitre la sensibilité de détection. L’étudiant sera amené à utiliser des outils de conception électromagnétique (HFSS, ADS) afin de trouver le compromis idéal entre capacité d’accordabilité, sensibilité de détection dans un environnement électromagnétique perturbé et faisabilité de mise en œuvre. Il aura à réaliser en Salle Blanche les prototypes qu’il aura conçus et optimisés et à mettre au point le banc et les technique de mesure et d’extraction des résultats pour la caractérisation des particules testées.

Objectifs scientifiques de la thèse
– Développer de nouveaux outils/microsystèmes de caractérisation sans contact/ sans altération d’objets micro-nanométriques

Compétences à l’issue de la thèse
-Large spectre de compétences: conception/design, développement technologie de fabrication, test et mesures, traitement statistiques des résultats…
– Pluridiciplinarité
– Travail en équipe collaboratif

Mots clés (séparés par des virgules)
Capteurs hyperfréquences, micro-nanotechnologies. Cellules souches
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
– Compétences fortes en RF- microondes
– Autonomie
– Débrouillard
– Gout pour la pluridiciplinarité

Modalité de dépôt des candidatures
Envoie de CV + lettre de motivation à
arnaud.pothier@xlim.fr

Directeur de thèse
Pierre BLONDY (Professeur des universités)
Adresse mail du directeur de thèse : pierre.blondy@xlim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 05 87 80 67 35

Co-directeur de thèse
Arnaud POTHIER (CR CNRS)
Adresse mail du co-directeur de thèse : arnaud.pothier@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 05 87 80 67 35
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thématique LABEX concernée : Thème 6: Santé
Thèse pour Action transverse : NON

Recherche

Menu principal

Haut de page