La miniaturisation de nouveaux capteurs biomoléculaires - Thomas Pons
Rencontre avec Thomas Pons, porteur de projet AAP 2021, du Laboratoire de Physique et d'Etude des matériaux.
Thomas Pons
Les micro-lasers sont une source prometteuse pour le développement d’applications allant de la photonique quantique à de nouveaux biocapteurs pour les diagnostics.
Ce projet de recherche fondamentale associe l’Institut des Nanosciences de Paris et le Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux pour étudier et développer de nouveaux capteurs biomoléculaires. Les champs d’applications vont de la photonique quantique au développement de nouveaux biocapteurs diagnostic de santé.
Dans quel axe s’inscrit votre projet ?
Le projet s’inscrit dans l’axe Défis et recherche fondamentale. A long terme, il s’agit de développer de nouveaux capteurs biomoléculaires plus rapides, plus sensibles et à faible coût, pour le diagnostic médical ou environnemental par exemple.
Le développement de ces nouveaux capteurs nécessite la miniaturisation de micro-sources de lumière et leur intégration avec d’autres composants micro-optiques ou micro-électroniques. Les micro-lasers sont donc une source prometteuse pour le développement d’applications allant de la photonique quantique à de nouveaux biocapteurs pour le diagnostic
Thomas Pons
Notre projet ambitionne de développer la fabrication des micro-lasers plus performants.
Quels sont les améliorations que vous envisagez dans le développement de ces nouveaux capteurs ?
Les méthodes de fabrication actuelles présentent de nombreux défis comme l’obtention de microcavités avec des facteurs de qualité élevés ou la compatibilité entre le matériau de gain optique et le substrat. De nouvelles approches basées sur la micro-structuration de films de nanoparticules colloïdales sont actuellement en cours et nous proposons ici de fabriquer des micro-lasers à partir de nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux afin de les utiliser dans un nouveau capteur de diagnostic par biodétection.
Thomas Pons
L’appel de l’institut était donc une parfaite opportunité de rapprocher nos compétences.
Ces nouveaux capteurs fonctionneraient en utilisant le piégeage de la lumière à l’intérieur de cavités optiques micrométriques. Notre projet ambitionne de développer la fabrication de ces microcavités et d’y introduire des nanocristaux fluorescents : cela nous permettra de construire des micro-lasers et ces nouvelles sources de lumière nous permettront de repousser les limites de détection de biomolécules (marqueurs de maladie, polluants, etc.).
Pourquoi votre projet est-il collaboratif ?
C’est effectivement un projet qui nécessite une collaboration : il associe le LPEM qui est expert en fabrication de nanocristaux fluorescents et en biodétection, et l’INSP qui apporte son expertise en micro-fabrication et en caractérisation optique de matériaux nano et microstructurés.
Comment avez-vous convaincu l’INSP de s’associer à votre projet ?
Nos deux laboratoires collaborent déjà sur plusieurs projets, sur l’étude et le contrôle des propriétés optiques des nanocristaux de semiconducteurs, et c’est donc tout naturellement que nous nous sommes tournés vers l’INSP pour démarrer cette nouvelle thématique de recherche.
Pourquoi avoir répondu à l’AAP de l’institut ? que vous apporte-t-il de particulier ?
L’appel de l’institut était donc une parfaite opportunité de rapprocher nos compétences pour recruter un doctorant sur ce projet vu que parmi les critères de sélection la transdisciplinarité et les projets collaboratifs sont primés. Nous avons eu la chance de recevoir plusieurs très bonnes candidatures, et nous avons finalement sélectionné un candidat opticien de formation, et agrégé de physique-chimie pour ce projet pluridisciplinaire.
