Depuis quelques décennies, les relations entre santé publique et particules atmosphériques se sont affinées et le rôle prépondérant de l’aérosol organique et de certaines sources de combustion a progressivement été mis en évidence, particulièrement pour les sites de proximité en zone urbaine. Si un important travail, à mener sur le long terme, est encore nécessaire pour établir des relations claires entre santé et pollution particulaire, la réduction du risque sanitaire passe impérativement par une réduction des niveaux d’exposition moyens. Or, la mise en place de politiques efficaces visant à la réduction des niveaux de concentrations en PM (directive 1999/30/CE) exige la connaissance préalable des sources de l’aérosol à l’immission.

Le sujet de stage proposé s’inscrit dans ce contexte et l’objectif sera de déterminer les empreintes chimiques de l’aérosol émis par des sources caractéristiques de l’environnement Marseillais et plus généralement méditerranéen. Les sources étudiées seront, dans un premier temps, les émissions par les bateaux et les combustions de biofuel méditerranéen.

Concrètement il s’agira d’analyser une série de marqueurs organiques comme les hopanes/stéranes, les alcanes linéaires, les acides carboxyliques, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (etc..) à l’aide d’un couplage GC/MS. Au total plus de 50 marqueurs organiques seront quantifiés. Ce stage présente donc un caractère analytique marqué axé sur l’analyse de composés à l’état de trace. La plateforme analytique MASSALYA appuiera ces analyses de marqueurs organiques.

Ce stage s’inscrit dans le cadre des programmes ChArMEx (Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment) et APICE (Common Mediterranean strategy and local practical Actions for the mitigation of Port, Industries and Cities Emissions).

Sujet ouvrant sur une thèse ? oui

Responsable du stage de MASTER : MARCHAND Nicolas

Etude sur les phénomènes de réactivité et de contamination des wafers par les contaminants présents
dans les phases gazeuses des atmosphères industrielles

Description du sujet

L’industrie du semi-conducteur a la particularité d’évoluer très rapidement en fonction des besoins des consommateurs. Ces besoins grandissants, notamment dans les domaines de l’informatique ou des télécommunications, ont conduit à une intégration de plus en plus importante des circuits et à une amélioration de leurs performances. En 20 ans, des blocs de fonctions élémentaires se sont transformés en système complet sur une seule puce.

La diminution des dimensions des circuits implique l’utilisation d’un nombre accru de transistors. Il a donc fallu réduire la taille et complexifier la structure des briques formant les transistors ainsi que leurs structures d’isolation. En 20 ans, l’industrie est passée de la dimension micrométrique à la dimension nanométrique. Ces contraintes ont nécessité un effort crucial sur les niveaux de contamination. En effet, une très faible dose de contaminants suffit à détruire les capacités fonctionnelles d’un circuit.

Le projet vise à lever les verrous technologiques liés à la quantification de l’impact de la contamination sur les dispositifs microélectroniques avancés, en améliorant les performances de certaines techniques analytiques (en termes de limites de détection et de résolution spatiale). Les méthodes et moyens prévus pour lever ces verrous sont d’une part la mesure de niveaux très faibles avec des techniques expérimentales nouvelles, et d’autre part des simulations et des tests électriques ciblés et innovants.

L'équipe Instrumentation et Réactivité Atmosphérique (IRA) travaille sur les phénomènes de réactivité et de contamination des surfaces solides (optiques, nanoparticules, wafers…) par les contaminants présents dans les phases gazeuse et particulaire des atmosphères industrielles ou naturelles.

En outre, cette équipe dispose de moyens analytiques basés sur la spectrométrie de masse à temps de vol permettant une analyse en ligne et en continu des contaminants présents dans les atmosphères des salles blanches et des équipements de la microélectronique. Afin d’identifier, les COV susceptibles de s'adsorber sur les semi-conducteurs en cours de fabrication, un dispositif expérimental a été développé. Il permet d'exposer des surfaces de wafers à un flux gazeux contenant des concentrations constantes et connues du polluant à tester.

Sujet ouvrant sur une thèse ? oui

Responsable du stage de MASTER : GLIGOROVSKI Saso

Chimie des nuages atmosphériques

Description du sujet

L'augmentation de la concentration atmosphérique des aérosols issus de l'activité humaine modifie l’intensité de l’irradiation solaire reçue, l'émission thermique de la planète ainsi que l'albédo planétaire. La réponse du climat à ces modifications entraîne des variations importantes de la température, ainsi que de la fréquence des précipitations. L'aérosol (particules en suspension dans l’air) est actuellement reconnu pour agir sur le climat de plusieurs manières différentes. Parmi celles-ci, de grandes incertitudes demeurent sur l’effet indirect, qui regroupe la capacité des aérosols à modifier, dans les nuages, la concentration en gouttelettes, leurs propriétés optiques, ainsi que leurs durées de vie. Ces incertitudes ne seront résolues qu’avec une meilleure connaissance de la formation, de la taille, du nombre et de la composition chimique de l’aérosol atmosphérique. Bien que majoritaire, l’aérosol organique est encore très mal connu du fait de sa complexité de ses sources et de sa composition.

L’objectif du stage est de déterminer l’impact de la présence d’un nuage sur la formation de nouvelles particules d’aérosols organiques secondaires à partir de mélanges gazeux contenant des composés organiques volatils biogéniques (d’origine naturelle). Des expériences seront menées en grand réacteur à Paris (sous forme de campagnes), où il s’agira de caractériser les mélanges gazeux ainsi que l’aérosol obtenu : la répartition en taille et en masse et la composition chimique en fonction de l’avancement des réactions étudiées. Pour cela, des instruments de pointe seront utilisés, tels qu’un PTR-MS (Proton Transfer Mass Spectrometer pour l’analyse des mélanges gazeux) et un HR-ToF-AMS (High Resolution Time Of Flight Aerosol Mass Spectrometer pour l’analyse de la composition chimique des aérosols).

Sujet ouvrant sur une thèse ? oui

Responsable du stage de MASTER : MONOD Anne

Processus photochimiques à la surface des océans et leurs impacts sur les échanges océan-atmosphère

Description du sujet

L’atmosphère est la composante rapide du climat, elle influe sur la météorologie, le temps qu’il fait chaque jour. L’océan lui est une composante lente qui régule le climat et la planète à long terme. Cela est lié aux propriétés physiques des éléments, l’eau et l’air qui composent ces deux milieux. La connaissance détaillée du fonctionnement de l’océan est donc indispensable à l’appréhension des phénomènes climatiques.

De part les avancées récentes dans les connaissances sur les phénomènes d’interface océan-atmosphère, et notamment sur la microcouche marine de surface, les processus physiques et chimiques qui s’y déroulent font l’objet d’une attention croissante. Une étude récente a mis en évidence l’importance potentielle de réactions hétérogènes entre l’ozone et la chlorophylle à l’interface océan-atmosphère. L’interaction entre les molécules absorbant la lumière (telles que la chlorophylle) présents à la surface des océans et des espèces gazeuses oxydantes, est susceptible d’initier une nouvelle et potentiellement importante chimie hétérogène photo-induite, actuellement encore inconnue, aux frontières des compartiments océan-atmosphère.

Le présent projet, dans lequel 4 laboratoires seront fortement impliqués, a pour objectifs d’identifier et de mesurer les processus chimiques à l’interface atmosphère-océan, ainsi que d’étudier l’importance globale et les effets des émissions marines de composés gazeux et d’aérosols, ainsi que le rôle de leurs produits de réaction sur la chimie atmosphérique de la couche limite marine.

Grâce à la détermination des propriétés physico-chimiques (température, flux air-océan, flux de chaleur) et des processus à l’interface atmosphère-océan (uptake, produits de réaction et mécanismes) il sera possible d’appréhender les processus physicochimiques qui se déroulent entre les couches atmosphériques et marines, incluant les mécanismes de transfert de l’échelle locale à l’échelle globale.

Sujet ouvrant sur une thèse ? oui

Responsable du stage de MASTER : GLIGOROVSKI Saso

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Formation

Caractérisation chimique de l’aérosol émis par les bateaux et les combustions de biofuels méditerranéens

Etude sur les phénomènes de réactivité et de contamination des wafers par les contaminants présents dans les phases gazeuses des atmosphères industrielles

Chimie des nuages atmosphériques

Processus photochimiques à la surface des océans et leurs impacts sur les échanges océan-atmosphère

Etude sur les phénomènes de réactivité et de contamination des wafers par les contaminants présents
dans les phases gazeuses des atmosphères industrielles