Microscopie acoustique de champ proche avec une bulle – B-SNAM

Nous cherchons actuellement à fabriquer des cages à l'échelle micrométrique, à l'aide d'une approche de photopolymérisation à deux photons.

Un démonstrateur a été réalisé avec une bulle en cage de de taille millimétrique, dans la gamme de fréquences du kilohertz.

Développement d'un microscope acoustique fonctionnant dans le MHz et fournissant une résolution de l'ordre du micron.

Near-field acoustic imaging with a caged bubble, Dorian Bouchet, Olivier Stephan, Benjamin Dollet, Philippe Marmottant & Emmanuel Bossy, Nature Communications, 15, 10275 (2024).

Pour les microscopies à balayage en champ proche, telles la microscopie à effet tunnel (STM), la microscopie à force atomique (AFM) ou la microscopie optique en champ proche (SNOM), la résolution de l'image est dictée par la taille de la pointe d'imagerie, contrairement aux méthodes d’imagerie en champ lointain qui sont limitées par la diffraction. Dans les années 90, la microscopie acoustique à balayage en champ proche (SNAM) a été développée en suivant les principes du STM et de l'AFM, en particulier par l'utilisation de cantilevers vibrants. L'objectif du SNAM était de fournir des images acoustiques avec une résolution submicronique, au-delà de la résolution des microscopes acoustiques limités par la diffraction, opérant au plus au GHz. Dans B-SNAM, nous proposons de développer un nouveau type de SNAM, avec une pointe constituée d'une bulle d'air résonant dans l'eau. Les bulles d'air dans l'eau sont en effet des résonateurs sub-longueur d'onde, de taille environ 200 fois inférieure à la longueur d'onde de résonance dans l'eau. B-SNAM fournit une résolution donnée par la taille de la bulle, c'est à dire une résolution au moins 100 fois meilleure que la microscopie acoustique limitée par la diffraction. Contrairement à l'approche SNAM conventionnelle, B-SNAM offre une gamme de résolution très large, réglable par la taille de la bulle d'air. Ceci est rendu possible par une nouvelle approche inventée au LIPhy, permettant la manipulation de bulles d'air stabilisées dans des cadres fabriqués par impression 3D. Le projet B-SNAM comporte plusieurs objectifs, de la compréhension des mécanismes physiques impliqués dans le processus d'imagerie à la fabrication d'un prototype de microscope acoustique à résolution micrométrique à faible coût fonctionnant avec des fréquences MHz. Un prototype à "échelle humaine" sera également développé à la fois pour des démonstrations à vocation de diffusion scientifique vers un large public, ainsi que pour l'étude des propriétés de dépôts sédimentaires. B-SNAM est un projet transdisciplinaire qui abordera différentes questions de recherche, de la résolution pratique de défis instrumentaux à l'étude de la physique de l'interaction entre une bulle résonante et son environnement local.