Thème A : vers de nouvelles molécules fluorescentes à haute valeur ajoutée

Synthèse, études et applications de nouvelles molécules fluorescentes pour les capteurs, les dispositifs opto-électroniques, la photocatalyse ou la criminalistique.

Détection de polluants et analyse des bétons (I. Leray, C. Mongin)

Nous développons de nouvelles sondes fluorescentes pour des cations toxiques (Al³⁺, UO₂²⁺) et de molécules neutres, notamment les pesticides (atrazine, glyphosate). De nouvelles structures sont étudiées in silico en collaboration avec A. Perrier (Chimie ParisTech, ICLES FRE 2027), afin de déterminer le système le plus affin vis-à-vis de ces polluants. Elles sont ensuite synthétisées puis incorporées dans des systèmes microfluidiques.
D’autre part, nous développons une optode de pH afin de suivre in situ le vieillissement de matériau cimentaire depuis la prise jusqu’à plusieurs mois/années, avec pour objectif final la réalisation d’un démonstrateur opérationnel sur site réel. Pour ceci, nous concevons, synthétisons et étudions les propriétés photophysiques de sonde fluorescentes moléculaires ayant un pKa très élevé (13-13,5) puis incorporer ces molécules dans un matériau perméable à l’eau. L’ensemble sonde/matrice est ensuite intégré dans un composant opto-mécanique connecté. Enfin un banc optique permettant la mesure du pH a été réalisé et testé sur des solutions ou sur des pâtes de ciment. Ce travail est réalisé en collaboration avec A. Dauzères de l’IRSN.
Par ailleurs, nous développons des capteurs de molécules aromatiques en phase gazeuse dans le cadre d’un contrat de prématuration avec la SATT Paris-Saclay.

Composés luminescents à hauts rendements (G. Clavier, P. Audebert)

Les composés luminescents trouvent de nombreuses applications comme par exemple dans des dispositifs optoélectroniques comme les OLEDs ou en photocatalyse. Récemment la fluorescence retardée (« Thermally Activated Delayed Fluorescence » ou TADF) a fait l’objet de nombreux développements dans ces domaines. Nous nous intéressons à l’utilisation de nouveaux hétérocycles azotés accepteurs d’électrons dans la préparation de molécules actives en TADF telles que les 1,2,4-triazines et les heptazines (dont une nouvelle voie de synthèse a été mise au point au laboratoire). Le travail de synthèse s’accompagne également d’études photophysiques qui s’appuient sur le parc instrumental du laboratoire et en particulier sur un instrument permettant de mesurer les déclins de fluorescence dans des gammes de temps allant de la nanoseconde à la seconde mise en place au laboratoire (voir plateforme photophysique). Nous nous intéressons également à de nouveaux hétérocycles azotés donneurs d’électrons de type 1,4-dihydro-s-tétrazines polycycliques qui pourront servir dans divers dispositifs optoélectroniques.

Sécurité des biens et des personnes (L. Galmiche, P. Audebert, G. Clavier)

Le PPSM a développé plusieurs solutions dans le domaine des solutions fluorescentes appliquées à la criminalistique et plus particulièrement la détection de traces latentes d’empreintes digitales. Le produit commercial Lumicyano™ issu d’un travail de recherche commun avec la société Crime Science Technology permet la révélation d’empreintes fluorescentes en une seule étape dans une cabine de fumigation sans nécessité de post-traitements à base de colorants ou poudres.
Nous avons également mis au point un procédé de brumisation qui permet la révélation par fluorescence de trace papillaires directement sur scène de crime sans nécessité d’équipement lourd. Ce procédé simple et efficace a fait l’objet d’un dépôt de brevet. Nous travaillons actuellement à étendre son application en testant de nouveaux composés fluorescents compatibles avec les sources d’éclairage standard des forces de police.