Etude des propriétés non linéaires des nanoparticules harmoniques pour des applications en imagerie infrarouge profonde

Contexte

Les nanoparticules ferroélectriques sont composées par des matériaux de type LiNbO₃, BiFeO₃, LiTaO₃ et sont connus sous le nom de « Nanoparticules Harmoniques ». Grace à leur structure cristalline non-centrosymétrique, elles possèdent des propriétés optiques non-linéaires extrêmement riches [1] utiles pour des applications en imagerie multiphotonique [2]. Cela concerne le diagnostic précoce de cellules cancéreuses ou le relargage ciblé et à la demande de molécules anticancéreuses.

Travail demandé

L’objectif de la thèse est de caractériser les propriétés optiques non linéaires des nanoparticules en utilisant un microscope multiphotonique développé au laboratoire [3]. Ce système est basé sur une source laser femtoseconde accordable sur une large plage de longueur d’onde permettant ainsi de réaliser des études de spectroscopie. Une attention particulière sera portée sur la troisième fenêtre biologique infrarouge [2], une gamme de longueur d’onde encore peu étudiée dans ce domaine mais très utile pour des applications en imagerie profonde. Ce travail de thèse sera essentiellement expérimental et basé au début sur les tâches suivantes :

• Prise en main du système microscopie – apprentissage de l’alignement et du pilotage
• Mesure des signaux émis par différents type de nanoparticules (LiNbO₃, BiFeO₃, LiTaO₃) pour étudier l’efficacité des différents processus non-linéaires [4].

Un peu de lecture

[1] Bonacina, L. Nonlinear Nanomedecine: Harmonic Nanoparticles toward Targeted Diagnosis and Therapy, 2012-11 Molecular Pharmaceutics, Vol. 10, No. 3 American Chemical Society (ACS) p. 783-792. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/mp300523e

[2] Vittadello, L. et al.  Nanomaterials 2021, 11, 3193. https://doi.org/10.3390/nano11123193

[3] Riporto, J., et al. Second harmonic spectroscopy of ZnO, BiFeO₃ and LiNbO₃ nanocrystals 2019-03 Optical Materials Express, Vol. 9, No. 4 The Optical Society. 1955 https://doi.org/10.1364/OME.9.001955[4] Campargue, G. et al. Multiorder nonlinear mixing in metal oxide nanoparticles, 2020-11 Nano Letters, Vol. 20, No. 12, American Chemical Society (ACS) p. 783-792, https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03559

L'Université́ Savoie Mont Blanc (USMB) est un établissement de 15 000 étudiants ouvert sur l'Europe et le monde. Les recherches sont menées par des laboratoires labellisés et reconnus, en partenariat étroit avec de grands organismes (CNRS, CEA, INRA), des organisations internationales (CERN) ou d'autres structures (INES, "Institut de la Montagne") à la pointe de l'innovation.       
Le SYMME ("Systèmes et Matériaux pour la Mécatronique") est l'un de ces laboratoires. Il a été créé en 2006 pour renforcer la position stratégique de l'université́ dans le domaine des matériaux et de la mécatronique. Il emploie environ 80 chercheurs, personnel administratif et étudiants. Nos recherches s’inscrivent dans le thème « Matériaux et nanomatériaux fonctionnels » et ont pour but de caractériser les propriétés optiques de nanoparticules ferroélectriques, dont leur application majeure est l’imagerie biomédicale.

Nos travaux ont fait l’objet de nombreuses communications dans des journaux et des conférences de référence du domaine et sont reconnus par la communauté́ scientifique.  

Le candidat devra avoir une solide formation en physique avec des compétences en optique.