Doctorat en Physique / Nanosciences / Microfluidique (H/F)

Le laboratoire ICB est une unité mixte de recherche CNRS et Université de Bourgogne regroupant plus de 350 chercheurs dans des domaines multidisciplinaires comprenant : Nanosciences, Optique, Photonique, science des matériaux, etc. Le sujet de thèse est proposé par le département Nanoscience.

Les travaux de thèse se dérouleront dans le cadre du projet européen Multilab, un projet collaboratif financé par l’UE associant 11 partenaires à travers l’Europe, issus du monde universitaire ou de l’industrie, visant à développer une nouvelle plate-forme multi-capteurs sur puce à faible coût ou « laboratoire- sur puce ». Multilab répond au besoin de capteurs multifonctionnels offrant un accès simultané à diverses informations chimiques et biochimiques, requises dans diverses applications, notamment le diagnostic au point d’intervention (POC), la surveillance environnementale, l’évaluation de la sécurité des produits agroalimentaires, la surveillance des processus industriels et bien plus encore. Il vise la quantification simultanée de différentes catégories d’analytes : virus, bactéries, protéines, enzymes et ARN, ce qui constitue un avantage fondamental par rapport aux capteurs plus classiques. À des fins de démonstration, Multilab ciblera deux applications : une nouvelle méthode médicale précise pour un diagnostic rapide et précis basé sur un modèle de réponse combiné de l’agent pathogène et de l’hôte et un outil de surveillance compatible IoT, abordable et fiable, facilitant l’alerte précoce en cas de prolifération d’algues nuisibles.

La thèse sera orientée vers le développement technologique requis dans Multilab. Le rôle du laboratoire ICB dans ce contexte est de développer la partie microfluidique du laboratoire sur puce qui sera associée aux puces photoniques à base de guides d’ondes fabriquées par d’autres partenaires.

Le sujet de thèse comprend la conception, la simulation de flux, la fabrication, les tests et la validation de modules microfluidiques. De plus, les modules fabriqués seront intégrés à des puces de capteurs fabriquées en Multilab et testées en conditions réelles. L’activité principale sera de développer la méthode de fabrication basée sur la lithographie suivie d’un moulage en polymères et d’aligner et d’assembler ces couches microfluidiques avec la puce-capteur photonique. Le gaufrage à chaud des stratifiés thermoplastiques sera privilégié, même si le recours à d’autres techniques n’est pas exclu.
Dans le but d’optimiser l’interaction des molécules biologiques avec la surface des capteurs, différents modèles de micro-canaux seront testés à l’aide de logiciels de simulation (méthode des éléments finis COMSOL ou autres logiciels) pour simuler des écoulements laminaires et localement turbulents afin pour optimiser la géométrie du flux à proximité des points de détection. La conception microfluidique sera testée à partir de conceptions planaires simples jusqu’à des structures micro-imprimées plus complexes dans le but de rendre l’agitation interne encore plus efficace. De telles structures 3D peuvent être fabriquées par microlithographie 3D par polymérisation à deux photons (TPP), qui sera disponible en laboratoire à partir de fin 2024.
Tester les configurations de laboratoire sur puce impliquera le développement d’une expérience opto-microfluidique basée sur microscopie confocale où des solutions fluides de nanoparticules peuvent être utilisées pour visualiser le flux dans les microcanaux. Cette approche expérimentale sera utile pour confirmer les simulations d’écoulement de fluide. Des tests plus avancés des performances du biocapteur avec la puce photonique et la microfluidique sont un objectif final qui sera réalisé en collaboration avec d’autres partenaires de Multilab.
Un accès et une formation sur la plateforme ARCEN-Carnot d’ICB fournissant une large gamme d’installations de micro-nano-fabrication et de nano-caractérisation seront fournis, ainsi que sur la plateforme Smartlight pour la prochaine lithographie TPP.