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BE Italie 103  >>  10/05/2012

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Optique
Des laboratoires miniatures sur une fibre optique : entretien avec Emanuela Esposito

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69934.htm

Le groupe d'Optoélectronique du Département d'Ingénierie de l'Université du Sannio (UniSannio), mené par les professeurs Antonello Cutolo et Andrea Cusano, en étroite collaboration avec Emanuela Esposito [1] responsable du Groupe de Nanotechnologie de l'Institut de Cybernétique [2] du Conseil National des Recherches (CNR-ICIB), ont mis au point et développé une technologie innovante pour la réalisation de laboratoires miniaturisés et multifonctionnels complètement intégrés sur une fibre optique. Emanuela Esposito nous parle de leur découverte. Propos recueillis par Romain Tricard.


Emanuela Esposito
Crédits : Emanuela Esposito

BE Italie : En quoi consiste votre découverte ?

Emanuela Esposito : Avec l'aide de jeunes chercheurs en contrat à durée déterminée à l'Université du Sannio, nous avons développé une technologie de fabrication, basée sur la lithographie à faisceau d'électrons, qui permet de réaliser des dispositifs multi-sensoriels directement sur la pointe d'une fibre optique, dont le diamètre est de 125 micromètres (appelés Lab on Fiber). Les dispositifs réalisés supportent la résonance localisée des plasmons de surface (Localized Surface Plasmon Resonance LSPR), qui ont des dimensions caractéristiques de près de 100 nanomètres, et transmettent l'information grâce à la lumière provenant de sources à larges bandes, utilisées dans les télécommunications. La technologie développée dans le laboratoire du CNR-ICIB est comparable aux procédures et aux méthodologies mises au point récemment dans les plus prestigieux centres de recherche Américain, parmi lesquels le MIT, et les universités de Harvard et de Stanford. Notre découverte est donc de nature technologique et repose sur la stabilisation au CNR-ICIB d'un protocole innovant de fabrication de capteurs, en utilisant des faisceaux électroniques, qui supportent les LSPRs, et qui sont des plateformes multi-sensorielles : Les Lab-on-Fiber pour reprendre le concept analogue des Lab-on-Chip.

BE Italie : En quoi votre découverte est-elle innovante ?

Emanuela Esposito : L'innovation consiste à fabriquer directement sur la pointe d'une fibre optique ces capteurs qui sont habituellement réalisés sur des surfaces planes et vastes (une dizaine de centimètres carrées). Sur ces supports, les procédés de fabrication sont communs et les protocoles fonctionnent, à l'inverse sur la pointe d'une fibre optique, dont la dimension est de 125 micromètres (comme un cheveu), c'est beaucoup plus difficile. Les équipements conventionnels ne tolérant pas des dimensions aussi réduites, nous avons dû réaliser nous-mêmes les équipements nécessaires (les portes échantillons par exemple) et modifier les procédés d'écriture à faisceau en optimisant les temps et les doses d'énergie.

BE Italie : Comment avez-vous démontré les résultats de votre expérience ?

Emanuela Esposito : La recherche a permis de mettre au point un procédé technologique capable d'intégrer sur les fibres optiques, communément utilisées dans les télécommunications pour transmettre des informations à haute vitesse, des structures nanométriques complexes réalisées avec différents matériaux (ayant des propriétés électriques, physiques, magnétiques, chimiques et biologiques différentes) sélectionnés pour leurs applications. Les capteurs réalisés actuellement ont démontré pouvoir être utilisés aussi bien comme capteurs chimiques/biologiques que acoustiques. Les résultats obtenus ont été publiés sur la prestigieuse revue "ACS Nano" de l'American Chemical Society [3]. La découverte pourrait réellement ouvrir de nouveaux scenarii de recherche et conduire au développement d'une génération de nano-dispositifs optiques innovants, avec des applications dans divers secteurs industriels d'intérêt stratégique, de la santé à la sureté environnementale, de l'instrumentation structurelle (autoroute, ponts, voies ferrés) aux systèmes de distribution de l'énergie, jusqu'au biomédical.

BE Italie : Quelles pourraient donc être les perspectives scientifiques et industrielles de votre découverte ?

Emanuela Esposito : La plateforme technologique réalisée par le groupe conjoint CNR-ICIB et UnniSannio, peut servir par exemple à effectuer des analyses de laboratoires complexes, que ce soit in vitro ou in vivo, pour le diagnostic de bactéries, de virus ou de tumeurs. Au vue des très petites dimensions en jeu, on peut analyser des échantillons ayants des volumes réduits, tout en diminuant le temps de mesure, et le nombre d'intolérance à l'examen. En utilisant les propriétés élastiques des matériaux utilisés, la fibre peut même devenir une sonde capable de relever la présence et les caractéristiques des ondes acoustiques, en posant les bases pour le développement d'écographie miniature et de télécaméra acoustique innovante. La capacité de modifier les propriétés optiques des matériaux avec des stimulations extérieures (magnétique, électrique ou mécanique) permet également de contrôler le flux de lumière, et donc l'information qui voyage dans la fibre, ce qui favorise le développement des applications dans le domaine de l'informatique quantique. La grande innovation repose sur la possibilité qu'offre la fibre d'être insérée dans des espaces anguleux et hostiles comme par exemple le flux de sang dans le corps humain, ou à l'intérieur d'un accélérateur de particules, et de pouvoir transmettre la mesure en retour.

--

[1] Emanuela Esposito est chercheur à l'Institut de Cybernétique "Eduardo Caianiello". Ses activités de recherche se concentrent sur le développement de dispositifs et de capteurs micro et nano métriques pour différentes applications. Elle est diplômée de l'Université de Naples "Federico II". Elle est aujourd'hui responsable du groupe de Nanotechnologie de l'Institut de Cybernétique "Eduardo Caianiello".

[2] L'Institut de Cybernétique "Eduardo Caianiello" situé dans la ville de Pozzuoli, près de Naples mène des recherches dans les domaines de la physique, de la biologie et de l'informatique. Les études qui y sont développées portent sur des thématiques très spécialisées, mais répondent à des problèmes multidisciplinaires, grâce aux compétences méthodologiques et technologiques de chaque équipe de recherche, qui contribuent à l'acquisition et au transfert de nouvelles connaissances.

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Pour en savoir plus, contacts :

- Emanuela Esposito : e.esposito@cib.na.cnr.it
- [3] Lab-on-Fiber Technology: Toward Multifunctional Optical Nanoprobes http://3249238492kljf-pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn204953e

Code brève
ADIT :
69934

Rédacteurs :

Romain TRICARD

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Origine :

BE Italie numéro 103 (10/05/2012) - Ambassade de France en Italie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69934.htm
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