(Nano)photonique

Présentation

L’axe (nano)photonique explore l’interaction lumière-matière à l’échelle nanométrique pour développer des technologies de pointe notamment en capteurs, biodétection et imagerie. Nos équipes étudient l'utilisation de différents matériaux et de structures innovantes pour modifier des effets de couplages optiques et contrôler les mécanismes physiques sous-jacents. En particulier, les propriétés optiques uniques des nanostructures métalliques et diélectriques permettent d’amplifier des signaux, d’augmenter les performances ou les sensibilités des dispositifs.

Une part importante des dispositifs étudiés par l’axe repose sur la plasmonique – oscillation collective des électrons à l’interface métal-diélectrique – afin de contrôler les interactions lumière-matière à l’échelle nanométrique et bénéficier de l’exaltation du champ électrique autour des nanostructures.

L’axe (nano)photonique développe également sa recherche autour des domaines de l’optoélectronique (combinant lumière-électricité), de la thermoplasmonique (lumière-thermique) ou de l’acousto-optique (lumière-ondes vibrationnelles).

À titre d’exemple, en optoélectronique, la lumière peut être transformée en signal électrique, mais aussi être générée ou modulée par des dispositifs électroniques. Cette complémentarité ouvre la voie à des circuits intégrés capables de traiter et de transmettre l’information aussi bien sous forme lumineuse qu’électronique. Cette approche est également valable en thermoplasmonique ou acousto-optique.

L’objectif principal de l’axe est de maitriser les mécanismes optiques afin de développer des dispositifs photoniques intégrés combinant haute sensibilité, miniaturisation et faible coût. Les innovations attendues comprennent des biocapteurs plasmoniques à sensibilité améliorée, des systèmes d’imagerie cellulaire avancés et des plateformes de détection rapide pour applications biomédicales, environnementales ou en communications optiques tout en faisant progresser la recherche au niveau fondamental.

Historique

Le LN2 s’est établi comme un centre d’excellence en (nano)photonique grâce à son approche interdisciplinaire et ses infrastructures de pointe hébergées à l'Institut Interdisciplinaire d’Innovation technologique (3IT). L’expertise du laboratoire couvre l’ensemble du spectre technologique, des matériaux nanostructurés aux systèmes intégrés, avec un fort potentiel de transfert industriel et plusieurs partenariats.

La force de cet axe réside dans sa capacité à combiner la recherche fondamentale sur les mécanismes optiques et le développement de dispositifs pratiques. Les équipes maîtrisent des techniques avancées comme la spectroscopie impulsionnelle, la fonctionnalisation de surfaces et l’intégration de composants photoniques sur des plateformes industrielles.

Projets en cours

La thermoplasmonique vise le contrôle précis de l’énergie thermique à l’échelle nanométrique pour améliorer la sensibilité des biocapteurs et développer de nouvelles approches thérapeutiques.

Le développement de biocapteurs de haute sensibilité utilise des stratégies innovantes comme l’intégration de nanoparticules d’or pour détecter des biomolécules à des concentrations extrêmement faibles, révolutionnant le diagnostic précoce de maladies.

L’équipe explore également le couplage plasmonique-quantique, positionnant des émetteurs quantiques dans des structures résonantes pour contrôler leurs propriétés d’émission — une avancée prometteuse pour les communications quantiques.

Enfin, des circuits photoniques intégrés à base de matériaux novateurs sont conçus pour accélérer les communications optiques et développer des capteurs environnementaux capables d’identifier des polluants, contribuant ainsi aux objectifs de développement durable et à la protection des écosystèmes.