agrophotonique DOSSIER
DÉTECTION IN SITU DES PESTICIDES PAR SPECTROSCOPIE MOYEN-IR À BASE DE PHOTONIQUE INTÉGRÉE EN VERRE DE CHALCOGÉNURE
Dans les zones densément peuplées, la gestion des polluants, tels que les hydrocarbures( benzène, toluène et xylènes, BTX), est critique. Les méthodes d’ analyse conventionnelles( off-line), bien que précises, sont chronophages et nécessitent des infrastructures lourdes et exposent les échantillons à des risques de dégradation. Ces limites ont favorisé le développement d’ outils d’ analyse in situ, incluant stations autonomes, instruments portables et capteurs optiques ou électrochimiques, offrant rapidité, portabilité et robustesse. C’ est dans ce contexte qu’ a été envisagé, dans le cadre du projet européen IBAIA( Innovative environmental multisensing for waterbody quality monitoring and remediation assessment), le développement d’ un micro-capteur optique microfluidique exploitant la spectroscopie par champ évanescent en moyen infrarouge. Cette technique non destructive est reconnue pour sa sélectivité dans la détection de composés organiques. Les circuits photoniques intégrés en verre de chalcogénure offrent une transparence étendue du proche au moyen infrarouge selon la composition de ces verres( jusqu’ à 20 µ m pour les tellurures) et un ajustement précis des indices de réfraction, assurant une propagation monomodale et un confinement optimisé du mode optique pour maximiser l’ interaction avec le milieu analysé [ 1 ]. Le transducteur est fonctionnalisé par un polymère hydrophobe, permettant une extraction sélective des analytes tout en excluant l’ eau, améliorant ainsi sensibilité et limite de détection. Ce point est essentiel, car l’ un des principaux défis de la spectroscopie MIR en milieu aqueux réside dans l’ absorption très intense de l’ eau, dont le signal peut masquer celui des polluants ciblés. Une phase d’ optimisation préliminaire a été menée par spectroscopie ATR-FTIR sur différents polymères hydrophobes, d’ origine pétrosourcée ou biosourcée( Figure 1). Parmi ceuxci, le polyisobutylène( PIB) s’ est révélé particulièrement performant grâce à sa haute transmittance dans la fenêtre MIR d’ intérêt [ 2 ]. Le PIB joue un rôle double:( i) extraire sélectivement les contaminants organiques non polaires, tels que les hydrocarbures aromatiques BTX, ainsi que certains pesticides comme la Cyperméthrine et le Nicosulfuron, en fonction de leur polarité;( ii) concentrer ces analytes au contact immédiat du
Figure 1. Performance du microcapteur MIR fonctionnalisé:( a) spectres ATR-FTIR des pesticides analysés et( b) courbes de calibration quantitatives obtenues. c) schéma du microcapteur microfluidique intégrant un circuit photonique chalcogénure.
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