Thèse Développement de Fibres Optiques en Verres de Chalcogénures pour la Spectroscopie Infrarouge H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Rennes École doctorale : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux Laboratoire de recherche : INSTITUT DES SCIENCES CHIMIQUES DE RENNES Direction de la thèse : Johann TROLES Date limite de candidature : 2026-06-23T00:00:00 Les verres de chalcogénures sont connus pour leur transparence dans le moyen infrarouge (entre 0.5 µm et 20 µm, suivant leur composition) et suscitent un intérêt croissant dans les milieux scientifiques et industriels. Par exemple, de tel verre permettent de fabriquer des fibres optiques qui peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre une spectroscopie particulière, appelé FEWS pour Fiber Evanescente Wave Spectroscopy. Cette méthode d'acquisition de spectres dans le moyen infrarouge a déjà montré tout son intérêt en particulier en médecine et biologie, dans des milieux complexes (sang, sérum, urine ...), ou en sciences de l'environnement pour sonder les pollutions dans les eaux des sols ou de mers. Par ailleurs, la fabrication additive ou impression 3D, s'avère être une méthode puissante d'élaboration en science des matériaux. Principalement utilisée pour les polymères et les matières plastiques, la fabrication additive a ensuite été étendue aux métaux, aux céramiques et, tout récemment, aux verres. De récent résultats au sein de l'équipe ont montré que les verres de chalcogénures peuvent être imprimés en trois dimensions tout en conservant leurs propriétés de transparence dans le moyen infrarouge. Le premier objectif de la thèse est de développer cette méthode de fabrication alternative pour la fabrication de capteurs. Ceux-ci sont aujourd'hui issus d'un processus complexe de fibrage, effilement et polissage, couteux en temps et en matière première. Par ailleurs l'impression 3D permet d'envisager de nouveaux designs pour les capteurs aujourd'hui irréalisables par fibrage classique, avec potentiellement à la clé des gains substantiels en sensibilité. Il s'agit là du second enjeu de la thèse, enjeu majeur car les quantités de liquides biologiques (sang, sérum, urine ...) analysés sont généralement faibles (une goutte). Un troisième objectif consistera à enrichir le plus possible les verres de chalcogènure en tellure au détriment du sélénium. De nombreux travaux ont déjà été menés en ce sens dans l'équipe, mais toutes les pistes n'ont pas encore été explorées. La difficulté réside dans la tendance naturelle que présente le tellure à cristalliser ce qui est préjudiciable à l'obtention de verre suffisamment stable pour être mis en forme. Ces verres riches en tellure transmettent par ailleurs la lumière plus loin dans l'infrarouge et permettent d'enregistrer des spectres sur une plus large gamme enrichissant le potentiel du FEWS. Enfin, ces travaux menés à partir de matériaux vitreux complexes seront aussi une opportunité pour explorer leur organisation structurale en utilisant la RMN du solide comme outil d'investigation. L'ensemble de ces objectifs constituera un programme cohérent et varié de recherches à la fois fondamentales et finalisées.