Développement d’un détecteur à base d’interféromètres de Mach Zehnder intégrés sur silicium pour l’analyse de composés organiques volatils par chromatographie en phase gazeuse

Development of a detector based on silicon-integrated Mach Zehnder interferometers for the analysis of volatile organic compounds by gas chromatography

• Auteur / Autrice : Pomme Hirschauer
• Direction : Yanxia Hou-Broutin, Loïc Laplatine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie biologie
• Date : Soutenance le 04/12/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l’énergie et la santé (Grenoble, Isère, France ; 2008-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Thiébaut, Lotfi Berguiga, Florent Chatelain, Charlotte Vendrely
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Guillot, Anne-Claude Romain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nez électroniques

Interférométrie

Composés organiques volatils

Chromatographie en phase gazeuse

Mots clés libres

Photonique silicium

Chromatographie en phase gazeuse

Composés organiques volatils

Interférométrie

Capteur de gaz

Nez électronique

Silicon photonics

Gas chromatography

Volatile organic compounds

Interferometry

Gas sensor

Electronic nose

Résumé

La chromatographie en phase gazeuse (GC) est une technique de référence dans l'analyse de gaz. Aujourd'hui, la demande de GC sur le terrain pour la santé et l'industrie pousse la communauté scientifique à la miniaturisation de ces systèmes, et en particulier des détecteurs. Parmi les détecteurs miniaturisés qui ont été mis au point, les détecteurs photoniques intégrés présentent des intérêts en termes de compacité, de capacité de multiplexage et de coût de fabrication. Dans ce contexte, cette thèse étudie l'utilisation d'interféromètres de Mach Zehnder intégrés (MZI) comme détecteurs pour la chromatographie en phase gazeuse . Après une preuve de concept de détection d'analytes séparés par GC, des pistes d'amélioration de la sensibilité sont explorées. Une étude exploratoire du couplage d'une GC à une matrice de MZI fonctionnalisée est aussi menée afin d'obtenir de la spécificité.

Gas chromatography (GC) is a reference technique in gas analysis. Nowadays, the growing need for on-site gas chromatography for healthcare and industry is pushing scientists towards miniaturization of the system. Detector miniaturization is part of this effort. Among the miniaturized detectors, which have been developed so far, the compactness, high multiplexing capabilities and low fabrication cost of integrated photonic detectors are promising. In this context, this work proposed the use of integrated Mach Zehnder interferometers (MZI) as GC detectors. After a proof of concept detection of GC-separated analytes, we explored possibilities of performance enhancement such as a detector's sensitivity. An exploratory study of the coupling of a GC to a functionnalized MZI matrix is also brought forward in order to gain specificity.