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Inna Orel a soutenu sa thèse "Mesure du champ électrique et de la densité de particules dissociées dans des décharges nanosecondes pour des applications de cinétique et de biologie"

Le 18 décembre 2020, Inna Orel a soutenu sa thèse "Mesure du champ électrique et de la densité de particules dissociées dans des décharges nanosecondes pour des applications de cinétique et de biologie" (Ecole Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris) dont les travaux ont été menés au LPP, Ecole Polytechnique, et au BIOS, Université de Reims Champagne-Ardenne.
La soutenance s’est tenue en visioconférence en raison des consignes restrictives de rassemblement en vigueur.

Résumé :
La thèse présente des mesures absolues et résolues en temps des densités d’atomes O et N (techniques d’actinométrie optique et de fluorescence induite par laser à absorption à deux photons, TALIF) et du champ électrique (technique de la génération de deuxième harmonique induite par champ électrique, E-FISH) en fonction de l’énergie déposée spécifique dans des décharges pulsées nanosecondes à des champs électriques réduits élevés qui se développent sous la forme d’onde d’ionisation rapide. Il a été montré que dans des conditions à la fois de champ électrique réduit élevé et d’énergie spécifique déposée élevée, les réactions entre espèces chargées et/ou excitées définissent le comportement du plasma. Le champ électrique dans l’onde d’ionisation rapide mesuré avec une résolution de 0,2 ns a révélé une valeur de crête indépendante de la pression d’environ 10 kV/cm et une durée 1-3 ns qui augmente avec la pression. Le pic mesuré d’[O], 7.5x1016 cm-3, correspond à un taux de dissociation de 23% pendant la décharge. Pour 1 eV/molécule pour la décharge capillaire, [N] atteint la valeur de crête de 1.3x1017 cm-3 1 µs après le début de la décharge. [N] reste constante jusqu’ à 1 ms, puis diminue exponentiellement jusqu’ à atteindre la limite de détection à 20 ms. La valeur de crête de [N] correspond à une fraction de dissociation de 10% et à un coût énergétique de production effectif de N de 10 atomes/100 eV. La thèse aborde également l’intérêt des décharges ns dans des applications biologiques. Un dispositif à plasma atmosphérique froid (CAP) a été développé pour le traitement des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la pulpe dentaire. L’effet CAP sur les cellules a été évalué par analyse morphologique des cellules, test de viabilité, test de cytotoxicité, test prolifératif, cytométrie en flux marqué pour les mesures de l’accumulation intracellulaire de ROS et microscopie à fluorescence pour l’imagerie du cytosquelette et des noyaux qui ont conduit à l’établissement d’un protocole non toxique de traitement cellulaire par CAP.

Composition du jury :

  • Khaled Hassouni / Professeur, Université Paris-Nord, France / Rapporteur
  • Timo Gans / Professeur, Dublin City University, Irlande / Rapporteur
  • Gabi Stancu / Professeur, École CentraleSupelec, France / Examinateur
  • Pierre Tardiveau / Maître de conférences, Université Paris-Saclay, France / Examinateur
  • Guilhem Gallot / Directeur de recherche, École Polytechnique, France / Examinateur
  • Simon Dap / Maître de conférences, Université de Toulouse, France / Examinateur
  • Svetlana Starikovskaia / Directeur de recherche, École Polytechnique, France / Directeur de thèse
  • Halima Kerdjoudj / Professeur des Universités, Université de Reims Champagne-Ardenne, France / Co-directeur de thèse

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