Nanoplasmonique

Une des thématique centrale de recherche dans l'équipe est l'étude théorique et expérimentale de l'utilisation de la nanoplasmonique dans le domaine des biocapteurs.

Les biocapteurs SPR, bien qu'utilisés en routine depuis des décennies pour de nombreuses applications dans le domaine biomédicale (criblage, protéomique, imagerie cellulaire) souffrent d'un certain nombre de limitations qui ne peuvent être dépassée par de simples itérations instrumentales. En particulier, la sensibilité à l'accrochage de biomolécules est inférieure aux performances atteinte par les capteurs à fluorescence. De même, la résolution des images en microscopie plasmonique est très dégradée par rapport à la microscopie classique.

Nous avons démontré numériquement (M. Sarkar et al. ACS Photonics, 2015) et expérimentalement l'existence de modes plasmoniques dits 'hybrides' dans des films d'or nanostructurés, qui combinent les propriétés d'un mode propagatif et localisé.

Ces modes hybrides ouvrent de remarquables possibilités dans le domaine des biocapteurs que nous avons pu exploiter dans différentes configurations:

Imagerie plasmonique

Nous avons récémment montré la possibilité de faire de l'imagerie plasmonique avec une résolution spatiale micrométrique dans les 2 dimensions en utilisant une puce nanostructurée (F.A. Banville et al. Optics Express, 2018). Ces puces ont permis de faire de l'imagerie de couche cellulaire, en collaborations avec le CHU de Sherbrooke (F.A. Banville et al. Biosensors and bioelectronics 2019).

Mesures SERS sur substrats plasmoniques

La motivation initiale de ces recherches était de combiner spectroscopie SERS et imagerie plasmonique sur une même biopuce (R. Gilibert et al. JPC C, 2016, J.F. Bryche et al. Plasmonics, 2016). Nous avons mesuré des facteurs d'exaltation SERS très importants sur ces substrats.

Nous avons également pu expliquer par le mode de Bragg de la nanostructure, l'origine de l'amplification observée à certains angles de l'émission SERS sur des substrats périodiques. (R. Gilibert et al. Nanotechnology 2016)

La réalisation de telles structures en salle blanche par différentes techniques (E-beam, deep UV lithography, soft et hard UV-NIL) est aussi étudiée et notamment l'impact sur les performances de ces biopuces de nouvelle génération (J.F Bryche et al. MEE 2018).

Ces travaux ont été financé par l'ANR PIRANEX (2013-2016). Plusieurs thèses sont en cours ou ont été soutenues ces dernières années sur ce sujet dans notre équipe : Zhor Khadir 2020, Frédéric Banville 2019 Jean-François Bryche 2016, Aurore Olivéro 2016, Mitradeep Sarkar 2015.

Contacts:

Julien Moreau, Michael Canva