25/04/2019 - Un ingénieur de télécommunication de l'UPNA développe des capteurs à fibres optiques pour surveiller de faibles concentrations d'.

Menéame

L'ingénieur en télécommunications Nerea de Acha Morras (Nazar, Navarre, 1989) a développé au cours de sa thèse de doctorat, lue dans la Université publique de Navarre (UPNA), différents capteurs luminescents en fibre optique pour mesurer l'oxygène gazeux. Pour cela, il a fabriqué et mis en œuvre divers revêtements à l'échelle nanométrique en utilisant la technique "Layer-by-Layer nanoassembly" (nano-ensembleamblage cape por capa o LbL, par acronyme en anglais). En conséquence, la chercheuse a obtenu des dispositifs de très grande sensibilité et de résolution qui permettent de surveiller des variations de la concentration d'oxygène jusqu'à 0,1% et qui présentent des temps de réponse courts dans la mesure. Ces capteurs permettent de contrôler l'oxygène présent dans des espaces confinés tels que les simas, les grottes, les caves ou d'autres espaces fermés, où leur concentration est critique, afin d'éviter d'éventuels risques pour la santé.

Un capteur est un dispositif qui détecte des changements dans le milieu extérieur et les transforme en signaux qui peuvent être enregistrés ou mesurés. Dans ce travail de recherche, Nerea de Acha Morras a travaillé avec des capteurs à fibres optiques basés sur la luminescence. "La luminescence consiste en l'absorption d'énergie par un matériau, et l'émission qui en résulte d'une partie de cette énergie sous forme de lumière - explique la chercheuse, dont la thèse de doctorat a obtenu la qualification de remarquable "cum laude" avec mention internationale. Dans ce cas, comme on cherchait à mesurer la concentration d'oxygène, on a utilisé une molécule luminescente sensible à ce gaz: puisque l'oxygène éteint la lumière émise par la molécule, sa concentration peut être surveillée en mesurant l'intensité de la lumière émise."

Fabrication à nanoéchelle

Pour fabriquer ces capteurs, Nerea d'Acha Morrás a utilisé la technique de nano-encape par couche, qui "comprend, à grands traits, dans le dépôt, couche à couche, de matériaux de charge opposés" . "Cette technique permet de contrôler, à l'échelle nanométrique, différents paramètres des structures fabriquées, tels que l'épaisseur, la rugosité, la porosité et la perméabilité. Ces paramètres déterminent en outre les propriétés des différents capteurs d'oxygène, de sorte que ceux-ci peuvent être modifiés avec une grande précision. C'est également la première fois que la molécule utilisée pour surveiller l'oxygène a été déposée dans une nanostructure par l'utilisation de cette technique," note la chercheuse, dont la thèse de doctorat a été dirigée par deux professeurs du département d'ingénierie électrique, électronique et de communication: le professeur Francisco Javier Arregui San Martín et le professeur César Elosúa Aguado, chercheurs de la Institut de Smart Cities (ISC) de l'UPNA.

L'utilisation de cette technique permet également de "modifier la distribution de l'indicateur sensible à l'oxygène, dans ces nanostructures, ce qui permet d'apporter des changements dans leur sensibilité: d'une part, une distribution plus ou moins homogène de l'indicateur dans la nanostructure donne lieu à des capteurs plus ou moins sensibles, respectivement" selon Nerea d'Acha. "D'autre part, avec cette technique, on peut ajuster la distance entre les couches de matériel sensible, de sorte qu'il est possible d'éviter le phénomène connu sous le nom de "self-quenching" ou auto-éteint de la luminescence, qui a lieu lorsque la distance entre les différentes molécules d'indicateur est très petite, de l'ordre des unités de nanomètres," conclut-il.

Brève curriculum vitae

Avant de réaliser le doctorat en Technologies des Communications, Bioingénierie et Énergies Renouvelables (TECOMBER), Nerea de Acha a fait ses études à l'UPNA Ingénierie de Télécommunication. Avec ce diplôme, il a obtenu le 2.o Prix du meilleur projet Fin de carrière de l'Association Navarre des ingénieurs de télécommunication. Lors de l'élaboration de sa thèse de doctorat, il a achevé un séjour de cinq mois au Groupe de recherche sur l'optique et la photonique de l'Université de Nottingham (Royaume-Uni).

Nerea de Acha est l'auteur de huit articles publiés dans des revues internationales à fort taux d'impact et de seize contributions à des congrès nationaux et internationaux. En outre, il a participé à sept projets de recherche, dont deux financés par le Ministère de l'économie, de l'industrie et de la compétitivité, quatre financés par le Gouvernement de Navarre et le septième par un projet de transfert technologique avec des entreprises.

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