{"id":42394,"date":"2021-05-25T17:27:45","date_gmt":"2021-05-25T17:27:45","guid":{"rendered":"https:\/\/yogaesoteric.net\/?p=42394"},"modified":"2021-05-25T17:27:45","modified_gmt":"2021-05-25T17:27:45","slug":"une-lampe-de-poche-nanometrique-pourrait-permettre-aux-futurs-telephones-portables-de-detecter-des-virus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/yogaesoteric.net\/fr\/une-lampe-de-poche-nanometrique-pourrait-permettre-aux-futurs-telephones-portables-de-detecter-des-virus\/","title":{"rendered":"Une lampe de poche nanom\u00e9trique pourrait permettre aux futurs t\u00e9l\u00e9phones portables de d\u00e9tecter des virus"},"content":{"rendered":"

Dans le cadre de travaux qui pourraient transformer les t\u00e9l\u00e9phones portables en capteurs capables de d\u00e9tecter des virus et d\u2019autres objets minuscules, des chercheurs du MIT ont construit une puissante lampe de poche nanom\u00e9trique sur une puce.<\/p>\n

\"\"<\/a>
Sch\u00e9ma de trois nano-lampes diff\u00e9rentes pour la g\u00e9n\u00e9ration, de gauche \u00e0 droite, de faisceaux focalis\u00e9s, \u00e0 large port\u00e9e et collimat\u00e9s. Chacune pourrait avoir des applications diff\u00e9rentes.<\/figcaption><\/figure>\n

Leur approche de la conception du minuscule faisceau lumineux sur une puce pourrait \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9e pour cr\u00e9er une vari\u00e9t\u00e9 d\u2019autres nano-lampes de poche avec diff\u00e9rentes caract\u00e9ristiques de faisceau pour diff\u00e9rentes applications. Pensez \u00e0 un projecteur large par opposition \u00e0 un faisceau de lumi\u00e8re concentr\u00e9 sur un seul point.<\/p>\n

Les scientifiques utilisent depuis longtemps la lumi\u00e8re pour identifier un mat\u00e9riau en observant comment cette lumi\u00e8re interagit avec le mat\u00e9riau. Pour ce faire, ils projettent un faisceau de lumi\u00e8re sur le mat\u00e9riau, puis analysent cette lumi\u00e8re apr\u00e8s son passage \u00e0 travers le mat\u00e9riau. Comme tous les mat\u00e9riaux interagissent diff\u00e9remment avec la lumi\u00e8re, l\u2019analyse de la lumi\u00e8re qui traverse le mat\u00e9riau fournit une sorte d’\u00ab empreinte digitale\u00a0\u00bb pour ce mat\u00e9riau. Imaginez que vous fassiez cela pour plusieurs couleurs, c\u2019est-\u00e0-dire plusieurs longueurs d\u2019onde de la lumi\u00e8re, et que vous capturiez l\u2019interaction de la lumi\u00e8re avec le mat\u00e9riau pour chaque couleur. Cela permettrait d\u2019obtenir une empreinte digitale encore plus d\u00e9taill\u00e9e.<\/p>\n

La plupart des instruments utilis\u00e9s \u00e0 cette fin, appel\u00e9s spectrom\u00e8tres, sont relativement grands. Les rendre beaucoup plus petits pr\u00e9senterait un certain nombre d\u2019avantages. Par exemple, ils pourraient \u00eatre portables et avoir des applications suppl\u00e9mentaires (imaginez un t\u00e9l\u00e9phone portable futuriste \u00e9quip\u00e9 d\u2019un capteur autonome pour un gaz sp\u00e9cifique). Cependant, si les chercheurs ont fait de grands progr\u00e8s dans la miniaturisation du capteur pour d\u00e9tecter et analyser la lumi\u00e8re qui a travers\u00e9 un mat\u00e9riau donn\u00e9, un faisceau lumineux miniaturis\u00e9 et de forme appropri\u00e9e \u2013 ou une lampe de poche \u2013 reste un d\u00e9fi. Aujourd\u2019hui, ce faisceau lumineux est le plus souvent fourni par un \u00e9quipement \u00e0 grande \u00e9chelle, comme un syst\u00e8me laser, qui n\u2019est pas int\u00e9gr\u00e9 \u00e0 la puce elle-m\u00eame comme le sont les capteurs.<\/p>\n

Capteur complet<\/strong><\/p>\n

C\u2019est l\u00e0 qu\u2019interviennent les travaux du MIT. Dans deux articles r\u00e9cents parus dans Nature Scientific Reports<\/em>, l\u2019\u00e9quipe d\u00e9crit non seulement son approche de la conception de lampes de poche sur puce avec une vari\u00e9t\u00e9 de caract\u00e9ristiques de faisceau, mais elle rapporte \u00e9galement la construction et le test r\u00e9ussi d\u2019un prototype. Il est important de noter qu\u2019ils ont cr\u00e9\u00e9 le dispositif \u00e0 l\u2019aide de technologies de fabrication existantes et famili\u00e8res \u00e0 l\u2019industrie de la micro\u00e9lectronique. Ils sont donc convaincus que cette approche pourrait \u00eatre d\u00e9ploy\u00e9e \u00e0 grande \u00e9chelle avec le co\u00fbt inf\u00e9rieur que cela implique.<\/p>\n

Globalement, cela pourrait permettre \u00e0 l\u2019industrie de cr\u00e9er un capteur complet sur une puce, avec \u00e0 la fois une source de lumi\u00e8re et un d\u00e9tecteur. Par cons\u00e9quent, ces travaux repr\u00e9sentent une avanc\u00e9e significative dans l\u2019utilisation de la photonique du silicium pour la manipulation des ondes lumineuses sur des micropuces pour des applications de capteurs.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Ce travail est significatif et repr\u00e9sente un nouveau paradigme de la conception de dispositifs photoniques, permettant d\u2019am\u00e9liorer la manipulation des faisceaux optiques\u00a0<\/em>\u00bb, explique Dawn Tan, professeur associ\u00e9 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de technologie et de design de Singapour, qui n\u2019a pas particip\u00e9 \u00e0 la recherche.<\/p>\n

\u00ab\u00a0La photonique au silicium offre un potentiel \u00e9norme pour am\u00e9liorer et miniaturiser les syst\u00e8mes de biod\u00e9tection existants. Nous avons simplement besoin de strat\u00e9gies de conception plus intelligentes pour exploiter tout son potentiel. Ce travail montre une telle approche\u00a0<\/em>\u00bb, d\u00e9clare Robin Singh, auteur principal des deux articles. Robin Singh a obtenu une ma\u00eetrise (2018) et un doctorat (2020) du MIT, tous deux en g\u00e9nie m\u00e9canique.<\/p>\n

Les coauteurs principaux du premier article sont Anuradha Murthy Agarwal, chercheur principal au laboratoire de recherche sur les mat\u00e9riaux du MIT, et Brian W. Anthony, chercheur principal au d\u00e9partement de g\u00e9nie m\u00e9canique du MIT. Les coauteurs du second article sont Agarwal, Anthony, Yuqi Nie, actuellement \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Princeton, et Mingye Gao, \u00e9tudiant dipl\u00f4m\u00e9 du d\u00e9partement d\u2019ing\u00e9nierie \u00e9lectrique et d\u2019informatique du MIT.<\/p>\n

Comment ils ont proc\u00e9d\u00e9<\/strong><\/p>\n

Singh et ses coll\u00e8gues ont cr\u00e9\u00e9 leur conception globale \u00e0 l\u2019aide de plusieurs outils de mod\u00e9lisation informatique. Il s\u2019agit notamment d\u2019approches conventionnelles bas\u00e9es sur la physique de la propagation et de la manipulation de la lumi\u00e8re, et de techniques d\u2019apprentissage automatique plus pointues dans lesquelles on apprend \u00e0 l\u2019ordinateur \u00e0 pr\u00e9dire des solutions potentielles \u00e0 partir d\u2019\u00e9normes quantit\u00e9s de donn\u00e9es. \u00ab\u00a0Si nous montrons \u00e0 l\u2019ordinateur de nombreux exemples de nano-lampes de poche, il peut apprendre \u00e0 fabriquer de meilleures lampes de poche<\/em>\u00a0\u00bb, explique Anthony. En fin de compte, \u00ab\u00a0nous pouvons alors indiquer \u00e0 l\u2019ordinateur le mod\u00e8le de lumi\u00e8re que nous voulons, et il nous dira quelle doit \u00eatre la conception de la lampe de poche<\/em>\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Tous ces outils de mod\u00e9lisation pr\u00e9sentent des avantages et des inconv\u00e9nients ; ensemble, ils ont permis d\u2019obtenir une conception finale optimale qui peut \u00eatre adapt\u00e9e pour cr\u00e9er des lampes de poche avec diff\u00e9rents types de faisceaux lumineux.<\/p>\n

Les chercheurs ont ensuite utilis\u00e9 ce mod\u00e8le pour cr\u00e9er une lampe de poche sp\u00e9cifique avec un faisceau collimat\u00e9, c\u2019est-\u00e0-dire un faisceau dans lequel les rayons lumineux sont parfaitement parall\u00e8les les uns aux autres. Les faisceaux collimat\u00e9s sont essentiels pour certains types de capteurs. La lampe torche fabriqu\u00e9e par les chercheurs comportait quelque 500 structures nanom\u00e9triques rectangulaires de diff\u00e9rentes dimensions qui, selon la mod\u00e9lisation de l\u2019\u00e9quipe, permettaient d\u2019obtenir un faisceau collimat\u00e9. Les nanostructures de diff\u00e9rentes dimensions permettraient d\u2019obtenir diff\u00e9rents types de faisceaux qui, \u00e0 leur tour, sont essentiels \u00e0 d\u2019autres applications.<\/p>\n

La petite lampe de poche \u00e0 faisceau collimat\u00e9 a fonctionn\u00e9. En outre, elle a produit un faisceau cinq fois plus puissant que celui obtenu avec des structures conventionnelles. Cela s\u2019explique en partie par le fait que \u00ab\u00a0le fait de pouvoir mieux contr\u00f4ler la lumi\u00e8re signifie qu\u2019elle est moins dispers\u00e9e et perdue\u00a0<\/em>\u00bb, explique M. Agarwal.<\/p>\n

Singh d\u00e9crit l\u2019excitation qu\u2019il a ressentie en cr\u00e9ant cette premi\u00e8re lampe de poche. \u00ab\u00a0C\u2019\u00e9tait g\u00e9nial de voir au microscope ce que j\u2019avais con\u00e7u sur ordinateur. Puis nous l\u2019avons test\u00e9e, et elle a fonctionn\u00e9 !<\/em>\u00a0\u00bb<\/p>\n

Cette recherche a \u00e9t\u00e9 soutenue en partie par l\u2019initiative Skoltech du MIT.<\/p>\n

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yogaesoteric<\/strong>
\n25 mai 2021<\/strong><\/p>\n

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