Le consortium

Le projet CAPTAIN est intrinsèquement très pluridisciplinaire puisqu’il requiert des compétences en chimie des matériaux, caractérisations physico-chimiques, transduction optique, modélisation optique, micro-structuration, couches minces, métrologie environnementale et implicitement en capteurs. C’est pourquoi il implique 4 partenaires : 2 partenaires académiques (Laboratoires LabHC et IP) et 2 partenaires industriels (entreprises SILSEF et Environnement SA).

Laboratoire Hubert Curien (LabHC)

Le projet CAPTAIN est coordonné par Yves JOURLIN, responsable du groupe Réseaux de diffraction du département Optique du Laboratoire Hubert Curien (LabHC, UMR CNRS 5516, Université de Saint-Etienne) et responsable de la thématique Micro Nanostructuration du département Optique qui regroupe 4 équipes et plus de 50 personnes. Ce groupe est reconnu au niveau national et européen pour son expertise et ses outils de modélisation/fabrication de structures diffractantes (réseaux résonants, plasmonique pour les capteurs, la sécurité, l’énergie…)

Contribution au projet

L’équipe du LabHC possède des compétences et une expertise en optique diffractive, qui reposent sur des outils de modélisation/simulation permettant de fournir le design des composants. En étroite collaboration avec les membres du plateau technique (instrumentation et technologie planaire), cette équipe est capable de fournir des dispositifs et démonstrateurs nécessaires pour faire les premiers tests de transducteur (substrat avec couches métalliques micro-structurées) et de fournir les moules pour les étapes de réplication. Ce partenaire coordonnera la partie modélisation et participera à la mise en œuvre du capteur.

Indicateurs majeurs / Intérêt pour le projet

Cette équipe a largement démontré sa capacité à diriger des projets académiques et industriels (responsable scientifique ou coordinateur) dans le domaine de l’optique diffractive, comme en témoigne son implication dans des projets ANR (NUCLEI 2013 et ASTORIX 2014), un projet européen (ACTPHAST) et plusieurs projets industriels. Sa forte implication dans un projet ANR (NUCLEI 2013-2016) a conduit à de nombreux résultats dans la détection de phénomènes de surface par SPR (ébullition et condensation). En outre, ses nombreuses références dans le domaine permettent d’évaluer son expertise et son rayonnement.

Institut Pascal

Le groupe Systèmes Capteurs Chimiques de l’Institut Pascal (IP, UMR 6602 du CNRS, Université Clermont-Auvergne) est nationalement et internationalement reconnu pour ses compétences en développement de microcapteurs chimiques spécifiquement dédiés à la mesure faible seuil de polluants atmosphériques. Le responsable scientifique du projet est Jérôme BRUNET (MCF, HDR) qui a été membre du comité de management de l’action COST TD 1105 – EuNetAir. Il est actuellement membre du groupe de travail 1 : Environmental Sensors du cluster Européen ESSC - European Sensor-System Cluster et membre du Club français des Micro-capteurs Chimiques (CMC2).

Contribution au projet

Les équipements de dépôts par évaporation thermique sous vide de matériaux moléculaires et de métaux ainsi que les plateformes de caractérisations électriques des capteurs et de tests sous atmosphères artificiellement polluées de l’Institut Pascal seront exploités pour concevoir et valider les microcapteurs définis dans ce projet. Ce partenaire supervisera également la caractérisation des couches sensibles déposées, et aura la charge d’optimiser l’épaisseur de ces couches et de proposer des solutions correctives au problème de sélectivité (fonctionnalisations des matériaux, protocoles de mesures, filtres chimiques sélectifs). Constitué d’électroniciens, de chimistes et de physico-chimistes, ce partenaire apporte des compétences en chimie des matériaux, en dépôt de couches minces, en capteurs chimiques et en instrumentation.

Indicateurs majeurs / Intérêt pour le projet

L’équipe de l’IP impliquée dans le projet publie très régulièrement dans des journaux scientifiques de rang A (Sensors and Actuators B, Talanta, Organic electronic), dans des journaux Open Access (Sensors, Journal of Sensor) et est régulièrement invitée à des conférences Internationales (EMRS, SGS, COST Action meetings). Elle est également titulaire d’un brevet international sur des filtres chimiques sélectifs à l’Ozone (n° publication : WO 2010000956 A1) ^[31].

ENVEA

La société ENVEA est l’une des toutes premières entreprises internationales d’instrumentation d’analyse et de mesure de l’environnement. Le coordinateur du projet sera Brice BERTHELOT (Chef de projet R&D). ENVEA conçoit, fabrique et commercialise des appareils de mesure et possède aujourd’hui une expertise reconnue notamment pour la surveillance de la qualité de l’air. Comme partenaire du projet, ENVEA aura pour rôle de réaliser et valider les tests en conditions réelles (station de mesure extérieure). En outre, ENVEA pourra orienter le projet pour la réalisation des démonstrateurs et contribuer à valoriser les résultats par leur exploitation industrielle à terme grâce à son équipe (30 personnes) de développement de produits. ENVEA a déjà collaboré de manière très étroite avec l’IP.

Contribution au projet

Ce partenaire aura à charge l’intégration des différentes briques technologiques développées au cours de ce projet dans un système autonome et miniature de mesure indicative. Cette approche tiendra compte aussi bien des problématiques de fonctionnement en air ambiant (étanchéité, stratégie d’échantillonnage, restitution de la donnée) que des contraintes qui seront émises par les autres partenaires. ENVERA sera alors à même de produire des démonstrateurs et évaluera sur le terrain les performances de ces derniers au regard des celles d’analyseurs de référence et de capteurs du commerce. Cette approche complètera les caractérisations obtenues en laboratoire par l’IP et permettra d’évaluer la capabilité finale du système imaginé vis-à-vis des réglementations.

Indicateurs majeurs / Intérêt pour le projet

Engagé d’une part dans les travaux de normalisation du CEN TC264/WG2 (Gas and PM sensors) liés aux micro-capteurs et ayant l’expérience de la mise au point de micro-capteurs via sa filiale Cairpol, ENVEA porte un intérêt certain pour le système de transduction optique se présentant comme très sensible, fiable, bas-coût et transposable à d’autres gaz.

SILSEF

La société SILSEF (Archamps, 74) développe des technologies et des savoir-faire originaux ou propriétaires sur la nano-texturation fonctionnelle des surfaces pour des composants de bio-analyse (scanners PET), des fenêtres optiques (projets DGA RAPID BISONS), ou le luxe (cosmétiques, lunettes, anti contrefaçon). Le responsable scientifique du projet sera Daniel TUROVER (dirigeant). SILSEF aura en charge la réalisation des transducteurs optiques avant le dépôt des couches fonctionnelles. La technologie de lithographie par nano-imprint (NIL) permettra de réaliser les transducteurs à bas coût, soit sur des résines sur substrats verre ou silicium, soit sur des substrats polymères souples par embossage à chaud ou injection. SILSEF collabore avec LabHC depuis 2012 avec succès au sein de sa plateforme d’Open Innovation NILAB, ainsi que dans le cadre de 4 projets et une thèse sur la densification de motifs sol-gel.

Contribution au projet

SILSEF étudiera particulièrement la réalisation des couches directement embossables (résines sol-gel, résines organiques) ainsi que différents traitements thermiques pour répondre aux exigences de stabilité mécanique, chimique, thermique, tout en conservant les qualités optiques des revêtements. Ceci permettra la démonstration de faisabilité technologique de l’élément clé (transducteur optique), notamment sa compatibilité avec les dépôts de couches fonctionnelles (effectués à l’IP), et ses possibilités de le fabriquer en grands volumes, en vue d’une industrialisation ultérieure. La maitrise de la technologie NIL par SILSEF permettra au projet de disposer de nombreux échantillons tests très rapidement. De plus son expérience dans la formulation de résine oxyde par voie sol-gel doit lui permettre de développer une nouvelle formulation répondant aux problématiques de robustesse et de durée de vie des transducteurs. SILSEF étudiera aussi la faisabilité de réaliser les microstructures visées par injection plastique, en s’appuyant sur un brevet récemment délivré^[32].

Indicateurs majeurs / Intérêt pour le projet

Amélioration de la qualité des réplications ; développement d’une nano-presse de haute reproductibilité ; développement de nouvelle résine. SILSEF se positionne sur la fabrication des transducteurs à terme et anticipe des développements transposables à d’autres applications (analyses biologiques, SERS, LSPR).