CE09 - Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur

Résonateurs Pseudo-Chiraux pour la Détection Optique de Molécules Chirales – ChiROptMol

Résumé de soumission

Les nano-résonateurs photoniques ont la capacité d'interagir de manière résonnante avec la lumière et sont caractérisés des facteurs de qualité modérés et de faibles volumes efficaces. Cette interaction résonante conduit à une augmentation de la diffusion de la lumière (champ lointain) et de l'intensité du champ au voisinage des résonateurs (champ proche). Les nanostructures plasmoniques ont été largement étudiées pour améliorer les interactions lumière-matière.
Champ proche: L'augmentation du champ électrique proche à proximité des résonateurs photoniques est utilisée dans les capteurs pour permettre un couplage plus efficace avec la lumière et augmenter le taux d'excitation des molécules. Cette interaction résonante est la clé pour sonder les molécules avec une grande sensibilité (vers une résolution à l’échelle de la molécule unique). Par ailleurs l’ingénierie des symétries du champ local est un champ de recherche très prometteur dans l’augmentation de la sensibilité de la détection.
Champ lointain: les symétries du champ local en interaction avec des molécules chirales sont retranscrites dans la dépendance angulaire, spectrale et polarimétrique du champ rayonné. La compréhension du lien entre les symétries du champ proche et les propriétés du champ lointain permet alors de proposer une nouvelle classe de résonateurs plasmoniques permettant d’exacerber la réponse optique de détecteur de biomolécules.
Le projet CHirOptMol vise à exploiter les réponses optiques résonnantes des nanostructures métalliques pour améliorer les interactions lumière-matière via l'hélicité de la lumière. La polarisation circulaire a toujours joué un rôle clé dans les interactions entre la lumière et la matière, en particulier pour détecter les molécules chirales par rapport à l'hélicité de la lumière. Les structures planaires symétriques appelées nanostructures pseudo-chirales sont très intéressantes car elles peuvent être organisées sur des métasurfaces planaires. Elles présentent le grand avantage sur les nanostructures chirales de produire un dichroïsme circulaire différent pour la lumière non polarisée selon la direction de propagation. L'interaction complexe entre les émetteurs chiraux et les nanostructures pseudo-chirales n'a pas encore été décrite analytiquement. L'un des plus grands défis consiste à calculer chaque élément du tenseur de polarisation (i) des nanostructures pseudo-chirales résonnantes et (ii) des nanostructures pseudo-chirales en interaction avec des molécules chirales.
Le projet CHirOptMol vise à exploiter l'activité optique des nanorésonateurs photoniques pour développer des ruptures technologiques dans le suivi et la détection de molécules biologiques.
Cet objectif conduit à utiliser des nanostructures pseudo-chirales pour réaliser des biosenseurs compacts très sensibles avec une sensibilité dépendant de l'énantiomère détecté. Le même détecteur pourrait ainsi détecter à la fois la présence et la réactivité des biomolécules. Différentes biomolécules d'intérêt biologique seront testées.

Coordinateur du projet

Monsieur Bruno GALLAS (Institut des nanosciences de Paris)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSP Institut des nanosciences de Paris
LRS Laboratoire de Réactivité de Surface
Fresnel Institut Fresnel Marseille

Aide de l'ANR 386 262 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2018 - 48 Mois

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