06 novembre 2015
Jeu de billes nanométriques en optofluidique : Applications en imagerie sub-longueur d’onde
Contact : Emmanuel PICARD

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).

C. Pin et al. ACS Photonics, 2015, 2 (10), pp 1410–1415

 

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

Maj : 06/11/2015 (1131)

 

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