Capteur Photoniques Chiraux – CAPTOR

Un objet est dit chiral si son image dans un miroir plan, idéalement réalisé, ne
coïncide pas avec elle-même. De nombreuses molécules
biologiquement actives sont chirales, y compris les acides aminés, constituants
élémentaires des protéines. En conséquence, de nombreuses interactions
biologiques sont fortement énantiosélectives: les énantiomères gauches et droits
pouvant avoir des effets très différents.

Détecter la chiralité - différencier les molécules chirales gauches des droites
- est fondamental dans de nombreux domaines comme les industries agroalimentaire
et pharmaceutique ou l'environnement.
Aujourd'hui, quelle que soit la méthode utilisée, les instruments
énantiosélectifs sont encombrants, complexes et coûteux. La lumière polarisée
circulairement (CP), intrinsèquement chirale, est l'outil naturel pour la
spectroscopie des milieux chiraux (dicroisme circulaire et polarimètrie).
Cependant, cette lumière CP ne peut pas être utilisée dans les puces optiques en
raison de la symétrie planaire qui impose les polarisations linéaires TE/TM.
Les capteurs optiques intégrés ont prouvé leur potentiel illustré par de nombreux
dispositifs, des succès commerciaux et de nombreux articles de revue. Cependant, à notre connaissance,
les tentatives de conception de capteurs miniaturisés pour la chiralité sont presque inexistantes.

Le but de CAPTOR est de générer une rupture technologique dans le secteur de la
détection chirale en la rendant compatible avec la photonique intégrée, domaine
en pleine expansion.
Nous proposons une approche innovante basée sur les propriétés uniques des guides chiroptiques
capables de propager n’importe quelle polarisation, y compris la polarisation circulaire.
Les compétences complémentaires du consortium seront mises en œuvre pour la
réalisation d'un premier prototype. Les structures chiroptiques proposées seront
élaborées à partir de nouveaux films chiraux à base de silanes organo-modifiés
(OrMosil), spécialement conçus pour être à la fois, à haut pouvoir rotatoire
et photopolymérisables. Par la suite, des guides canaux (rib ou ridge) seront
réalisés par lithographie UV. La structuration 2D des guides permettra de
générer la CP. La caractérisation complète de la propagation dans ces structures innovantes
sera réalisée, mettant en avant le contrôle de la polarisation.

L'objectif final est de construire un polarimètre chiral intégré monocanal. Une
résolution d’angle ~1mdeg est attendue sur la mesure du pouvoir
rotatoire. Ceci ouvrira la voie au développement de puces
intégrées capables d'effectuer des analyses chirales en ligne.
Comme illustré dans d'autres domaines, de tels dispositifs offrent, outre la
compacité, une grande sensibilité (< micro M), une analyse rapide, et un multiplexage facile.

Chaque étape du projet CAPTOR est entièrement innovante:
-Élaboration de nouveaux OrMosils fonctionnels chiraux pour la photonique;
-Lithographie de couches photopolymérisables hautement concentrées en unités chirales;
-Fabrication de guides canaux chiroptiques à modes CP;
-Première détection de la chiralité via un capteur photonique non fonctionnalisé.

CAPTOR, grâce à la réalisation de guides chiroptiques, permettra de libérer
l'optique planaire du dictat des polarisations linéaires TE/TM.
Ceci ajoutera unenouvelle dimension à l’optique guidée, le contrôle de la polarisation, et permettra d'imaginer,
puis de concevoir, de nouveaux dispositifs optiques propageant n'importe quelle polarisation.