Surveillance des pesticides dans l'air à l'aide de capteurs à cristaux liquides – OPAL

La pollution de l'air par les pesticides est une composante de la pollution atmosphérique qui reste moins documentée que dans d’autres milieux (eau, sol, nourriture) et représente un problème de santé d'actualité. De plus, il y a un manque d'outils pour surveiller l'exposition respiratoire aux pesticides notamment lors de (ou après) leur application par pulvérisation. L'objectif du projet OPAL est d'y répondre en fournissant des appareils portables de suivi sur site et en temps réel des pesticides dans l'air. Pour ce faire, des transducteurs basés sur le principe de transition d'ancrage des cristaux liquides (LCs) seront utilisés. Les recherches porteront sur l'identification d'interfaces présentant une forte sélectivité dans la transition d'ancrage d'un LC en présence d'un pesticide cible, d'abord par modélisation moléculaire puis par des tests expérimentaux. Les travaux menés dans ce projet concerneront également le développement de transducteurs LC combinant le LC avec un substrat modifié avec soit une couche d'ancrage ou d'orientation (selon la configuration du transducteur), éventuellement une couche aqueuse, et une membrane poreuse protectrice. Le changement d'orientation de la phase nématique organisée à la phase désorganisée après la transition d'ancrage sera suivi par l'optique polarimétrique car la transition d’organisation du LC s'accompagne d'un changement de la biréfringence. Au cours du projet OPAL, des processus technologiques fiables et robustes pour la fabrication de transducteurs seront développés, puis plusieurs transducteurs LC basés sur différentes interfaces seront associés pour former un réseau dont la réponse globale sera une signature caractéristique d'un pesticide. Enfin, des capteurs complets seront réalisés en associant les transducteurs à des LED et des photodiodes et en les intégrant à une carte électronique pour suivre la transition LC en mesurant le photocourant. Par ailleurs, des algorithmes permettant de traiter le signal et d'en extraire des informations sur la présence et/ou la teneur en pesticide seront développés. Pour évaluer et caractériser les performances des interfaces LC, des transducteurs et des capteurs tout au long du projet, il est également prévu de construire et de qualifier une génération d'aérosols de pesticide et une salle d'exposition. Les tests effectués dans cette salle serviront également à sélectionner et optimiser la conception du capteur. En fin de projet, les capteurs pourront être testés en extérieur notamment en zone active et confrontés à l'analyse standard de l'association Air Breizh en charge de la surveillance de la qualité de l'air en Bretagne et qui prévoit une campagne pendant le projet.
Le consortium du projet, composé de deux structures publiques et impliquant trois équipes, regroupe les domaines d'expertise suivants : fonctionnalisation et caractérisation de surfaces, procédés technologiques, électronique, développement de capteurs et leur intégration, génération et caractérisation d'aérosols, et mécanique des fluides. Ainsi, la complémentarité du consortium est un véritable atout pour le développement de prototypes fonctionnels.