Face à  la menace croissante du terrorisme, il est essentiel de mettre en place des mesures de précaution et des moyens de surveillance permettant d'assurer la sécurité dans les lieux publics. Dans ce cadre, le CEA Le Ripault développe des systèmes de détection portatifs et autonomes dédiés à la détection d'explosifs en phase gazeuse. Cette thèse s'inscrit dans ce projet. L'objectif de cette étude est de concevoir et d'étudier les propriétés de matériaux sensibles fluorescents dédiés à la détection de composés nitroaromatiques tel que le TNT. Ainsi, les propriétés de mise en forme et de détection de différents matériaux, sensibles aux composés nitroaromatiques, ont été étudiées. Après identification du matériau le plus efficace pour cette application, nous avons étudié sa stabilité et nous avons cherché à comprendre le mécanisme de détection associé à ce matériau fluorescent. Les performances du détecteur de composés nitroaromatiques, intégrant ce matériau, ont ensuite été évaluées. / In order to overcome the growing threat of terrorism, it is essential to put into operation preventive measures and means of monitoring to ensure security in public areas. In this context, the CEA Le Ripault develops portable and self-contained detection systems dedicated to the detection of explosives in the gas phase. This PhD work is part of this project. The objective of this study is to design and to assess the properties of fluorescent sensitive materials dedicated to the detection of nitroaromatic compounds such as TNT. Consequently, the ease of deposition, thin films properties and detection performances of several sensitive materials have been considered. After identification of the most effective material for this application, we studied its stability and we searched to understand the detection mechanism associated with this fluorescent material. Then, the performances of the device which incorporate this sensitive material have been evaluated for the detection of nitroaromatic compounds.

L'objectif de ces travaux était de développer et d'évaluer des modèles quantitatifs structure-propriété (QSPR) pour la prédiction des propriétés explosives des composés nitroaromatiques, en vue d'une utilisation dans un cadre règlementaire, en particulier celui du nouveau règlement européen REACH. Différentes approches méthodologiques (régressions multi-linéaires, PCA, PLS, arbres de décision) ont été utilisées pour mettre en place des modèles pour la prédiction de la chaleur de décomposition. Les descripteurs des modèles ont été sélectionnés dans un jeu étendu de plus de 300 descripteurs (constitutionnels, topologiques, géométriques et quantiques). Deux premiers modèles avec des domaines d'applicabilité définis et des pouvoirs prédictifs importants ont été obtenus. Des modèles pour trois autres propriétés explosives (la température de décomposition, les sensibilités à la décharge électrique et à l'impact) ont ensuite été développés, avec des performances similaires voire supérieures aux modèles existants. Enfin, l'analyse des mécanismes réactionnels sous-jacents, menée à l'aide de la DFT, a permis de mettre en évidence la présence de chemins de décomposition spécifiques au sein des composés nitroaromatiques et a ainsi complété l'approche QSPR en termes d'interprétation phénoménologique. Cette étude a donc pris en compte l'intégralité des principes mis en place par l'OCDE pour la validation des modèles QSAR/QSPR dans un usage règlementaire (cible expérimentale, structure du modèle, validation, domaine d'applicabilité et interprétation des mécanismes sous-jacents). Deux modèles prédictifs ont même été développés pour la chaleur de décomposition des composés nitroaromatiques.