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Fait marquant

Jeu de billes nanométriques en optofluidique : applications en imagerie sub-longueur d’onde



Nous avons développé une approche optofluidique innovante qui associe les colloïdes et la photonique afin de permettre de résoudre la distribution spatiale du champ électromagnétique avec une résolution 10 fois plus petite que la longueur d’onde.

Publié le 6 novembre 2015
La répartition du champ électromagnétique est une donnée essentielle pour la conception et l’élaboration de nouvelles structures photoniques. Les outils de microscopie de champ proche classiques (SNOM, PSTM..) permettent d’obtenir cette information expérimentalement. Ce type de microscopie à sonde locale est principalement basé sur un enregistrement point par point du champ évanescent obtenu grâce à une fibre amincie dont la position est asservie à quelques dizaines de nanomètres de la surface étudiée. Ces techniques nécessitent à la fois un matériel complexe mais également un expérimentateur confirmé.

Nous avons développé une approche originale, simple et peu coûteuse permettant d’obtenir les cartes de champ électromagnétiques avec sensiblement la même résolution que celle obtenue par microscopie de champ proche en étudiant par microscopie optique standard la trajectoire de billes fluorescentes (500 nm) se déplaçant dans le champ proche du composant optique.

Cette approche optofluidique innovante qui associe les colloïdes et la photonique permet de résoudre la distribution spatiale du champ électromagnétique avec une résolution 10 fois plus petite que la longueur d’onde.

Expérimentalement, la structure photonique (microcavité) à étudier est placée dans une cellule microfluidique remplie de suspension colloïdale. Les particules colloïdales suivent une trajectoire brownienne. Certaines d’entre elles vont « tomber » dans le piège optique généré par la microcavité. Au sein de ce piège, le cheminement des particules dicté par les forces optiques révèle la cartographie de champ des modes résonants.

Cette approche originale développée en étroite collaboration avec l’équipe technologie pour la santé du LTM et le groupe Optique de Champ proche de Dijon (LRC Sinoptiq) ouvre aussi des perspectives prometteuses pour l’étude et la manipulation d’objets biologiques (bactéries, cellules).


Figure haut : Modélisation de la microcavité SOI et du champ électromagnétique.
Figure bas : Dispositif expérimental et distribution du champ électromagnétique cartographié avec une particule de
a) 2 µm
b) 1 µm
c) 500 nm de diamètre.

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