Pinces optiques pour la biologie-santé basées sur une source photonique à lumière structurée en interaction avec des nanocristaux

Optical tweezers for biology-health applicaton based on a structured light photonic source in interaction with nanocrystals

• Auteur / Autrice : Azza Elsheikh ali elobeid
• Direction : Arnaud Garnache, Benoît Charlot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IES - Institut d'Electronique et des Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Photonique et TéraHz (PhoTéra)

Mots clés

Mots clés libres

Pinces optiques

Santé

Biologie

Capteur

Photonique

Nanotechnologie

Photonics

Sensor

Biology

Nanotechnology

Optical tweezer

Health

Résumé

L'avancée de la bio-photonique, de l'instrumentation optique et des nanotechnologies dédiées permet de repousser les limites de la connaissance et des applications en biologie, d'intérêt pour la santé et le médical. Un nouveau concept de pinces optiques permet de manipuler, contrôler et mesurer à l'échelle nanométrique de manière non-destructive des objets biologiques en exploitant les différentes forces photoniques d'un laser. La nano-photonique présente un fort potentiel afin de contrôler, structurer et multiplexer les fonctions d'onde spatiale 3D du champ laser. Nous proposons de surpasser les limitations des pinces optiques en mode « Photonic Force Microscope» pour la bio-photonique, en développant un nouvel instrument couplant une source photonique et des nano-pointes innovantes pour l'étude de nano-moteurs et de tissus biologiques. Le premier objectif est le développement d'un nouveau composant laser basée sur les nanotechnologies à semi-conducteur III-V émettant une lumière structurée 2D et multiplexée. Le deuxième objectif est l'étude de l'interaction avec une nano pointe PhFM basée sur une technologie de nano-cristaux innovants pour la manipulation et mesure mécanique en 3D. Nous proposons ensuite d'Intégrer ce système innovant dans un microscope à pinces optiques, afin de tester l'analyse et le contrôle de la position et du moment mécanique de nano objets biologiques et l'imagerie de tissus mous. Collaborations IES, CBS, C2N RENATECH, INPHYNI CNRS, LP2N-IOGS, UIB Mallorca, INNOPTICS PME. TRL 3-4.

Recent progress in bio-photonics, optical instrumentation and dedicated nanotechnology overcome the limits of knowledge and for applications in biology, of interest to health and medicine. A new concept of optical tweezers makes it possible to manipulate, control and measure biological objects at the nanometric scale in a non-destructive way, by exploiting the various photonic forces of a laser. Nano-photonics has great potential to control, structure and multiplex the 3D spatial wave functions of the laser field. We propose to overcome the limitations of optical tweezers in “Photonic Force Microscope” mode for bio-photonics, by developing a new instrument coupling a photonic source and innovative nano-tips for the study of nano-motors and biological tissues. The first objective is the development of a new laser component based on III-V semiconductor nanotechnology emitting 2D structured and multiplexed light. The second objective is to study the interaction with a PhFM nanotip based on an innovative nano-crystal technology for 3D mechanical manipulation and measurement. We then propose to integrate this innovative system into an optical tweezers microscope, in order to test the analysis and control of the position and mechanical moment of biological nanoobjects and the imaging of soft tissues. Collaborations IES, CBS, C2N RENATECH, INPHYNI CNRS, LP2N-IOGS, UIB Mallorca, INNOPTICS PME. TRL 3-4.