– SANODIPperABIA

Ce projet, à caractère structurant au sein de l'Institut de Physique de Rennes (nouvelle équipe IPR), consiste à développer une forme de nanophotonique à faible coût et à très haut degré d'intégration, à base de briques élémentaires ou nano-assemblages biomimétiques hybrides 'gels organiques/inorganique silice, dioxyde de titane' (fonctionnalisés ou non) tels les nanotubes et nanofils de dimensions sub-longueur d'onde et ensembles de ceux-ci. Ces nanostructures à grand facteur de forme, de dimensions transverses de l'ordre d'une dizaine de nanomètres et de plusieurs dizaines de millimètres (20000.longueur d'onde) selon la direction longitudinale, auto-assemblées en s'inspirant des processus de biominéralisation propres au monde du vivant, permettront de concevoir des nouvelles formes de 'bio-nanophotoniques' à haut degré d'intégration. Une parfaite maîtrise des processus d'auto-assemblage de ces nouveaux nanomatériaux naturels biomimétiques présente un grand intérêt dans le domaine des nanotechnologies au regard des exigences de respect de l'environnement. En tirant partie des basses dimensions transverses de ces bio-nanoguides et par voie de conséquence de propagation photonique à l'échelle sub-longueur d'onde (longueur d'onde/50), il sera possible de réaliser des éléments photoniques conceptuellement nouveaux (tel les nano-guides à rayons de courbures extrêmement faibles ou 'nano-S-bends' de rayons de quelques microns, des nano-boucles et résonateurs, des nano-coupleurs innovants) pour le développement de nano-connexion et routage, d'adressage de lumière émise fortement localisée et guidée, de détection ultra-sensible pour le biomédical. De plus, la propagation photonique dans les ensembles de nanotubes précédents (deux, trois, quatre…) ou 'fagots' hétérostructurés de type 'gel polymère/inorganique, gap d'air/…' présente un grand intérêt théorique et pratique en terme de propagation sub-micronique, siège de fortes localisations d'énergies situées entre les nano-tubes, sur de plus longues distances que le tube unitaire en bénéficiant d'un effet optique 'constructif' sur le nano-couplage entre nanotubes. Au-delà des propriétés de physique extrêmement riches de tels nanomatériaux biomimétiques, les solutions ingénieuses et innovantes que l'on développera en terme de couplage photonique micro- vers nano-échelle, que ce soit par extrême confinement et localisation du champ, par modes rayonnés ou champ proche, ou encore par certaines formes 'd'injection', s'appliqueront non seulement aux futurs capteurs et donc aux biotechnologies, mais aussi aux domaines des télécommunications optiques ultra-intégrées. Les enjeux futurs de ce projet 'des nanomatériaux auto-assemblés biomimétiques pour une forme de nano-photonique' sont aux frontières de la biophysique, des nanosciences et de la nanophotonique.