Gradient force and optomechanics in a nanobeam cavity

Dans le cadre de cette thèse nous souhaitons combiner les effets de force optique, générés par un cristal photonique, avec ceux induits par la masse d’un objet sur un nanorésonateur mécanique. L’objectif est d’étudier si l’effet de la masse d’une bactérie unique piégée par le champ électromagnétique peut être vu au travers de la résonance mécanique de la pince optique. Ainsi de même que la résonance optique nous renseigne sur la mesure de l’état de sa membrane, la mesure de la résonance mécanique pourrait nous permettre d’accéder à sa masse, ce qui représente un challenge aujourd’hui encore jamais atteint. La mise en œuvre de ces effets physiques se fera dans un cristal photonique de type nanobeam, c’est à dire intégré sur un guide d’onde monomode suspendu. Elle pourrait déboucher sur la démonstration d’un composant photonique particulièrement innovant capable de la reconnaissance et l’analyse (indice optique, masse, métabolisme, virulence, ...) d’une bactérie ou un virus.
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In this thesis, we wish to combine the optical force effects generated by a photonic crystal with those induced by the mass of an object on a mechanical nanoresonator. The objective is to study whether the effect of the mass of a single bacterium trapped by the electromagnetic field can be seen through the mechanical resonance of the optical tweezers. Just as optical resonance provides information on the measurement of the state of its membrane, measuring mechanical resonance could allow us to access its mass, which represents a challenge that has never been achieved so far. The implementation of these physical effects will be done in a nanobeam-type photonic crystal, i.e. integrated on a suspended single-mode waveguide. It could lead to the demonstration of a particularly innovative photonic component capable of recognizing and analyzing (optical index, mass, metabolism, virulence, etc.) a bacterium or a virus.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DEPHY
Date de début souhaitée : 01-09-2025
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : HADJI Emmanuel
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRIG//PHELIQS
URL : https://www.pheliqs.fr/Pages/Sinaps/Actu/2022_Emmanuel-Hadji.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DEPHY

optique et mécanique