Propriétés optiques non linéaires des nanoparticules harmoniques pour des applications en imagerie infrarouge profonde

Les nanoparticules ferroélectriques sont composées par des matériaux de type LiNbO₃, BiFeO₃, LiTaO₃ et sont connus sous le nom de « Nanoparticules Harmoniques ». En raison de 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, le relargage ciblé et à la demande de molécules anticancéreuses ou plus récemment le suivi de cellules couches. L’objectif de cette thèse est de caractériser les propriétés optiques non linéaires des nanoparticules en s’appuyant sur un système de microscopie multiphotonique développé au sein de notre laboratoire [3]. Ce dispositif expérimental intègre une source laser femtoseconde accordable sur une large plage de longueurs d’onde, offrant ainsi des capacités pour des études de spectroscopie non linéaire. Une attention particulière sera portée sur la troisième fenêtre biologique infrarouge (1600-1870 nm)  [2]. Dans cette gamme de longueurs d’onde identifiée, mais encore peu étudiée, les tissus absorbent et diffusent moins la lumière, ce qui facilitent les applications en imagerie profonde.

[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

Travail demandé

Ce travail de thèse sera essentiellement expérimental et demande une présence sur place avec la possibilité de télétravail limité. Il sera encadré par Laura Vittadello dans le cadre d’une chaire de Professeur Junior.

Dès le début de son travail de recherche, le/la doctorant·e prendra en charge les tâches suivantes :

• Prise en main de la plateforme de 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.

Environnement de travail

Le/la doctorant·e évoluera au sein d'un environnement interdisciplinaire. Il/elle travaillera en synergie directe avec l'équipe chargée de la synthèse et de la fabrication des nanoparticules, offrant une vision globale du projet allant de la science des matériaux jusqu'aux applications optiques avancées. De plus, il/elle pourra se former à l'utilisation d'outils de caractérisation disponibles au laboratoire, tels que la DRX, l’AFM et le MEB. L’apprentissage de compétences transverses, telles que la communication et la vulgarisation scientifique, sera pleinement valorisé au cours du projet. De plus, la participation aux réunions d’avancement au sein de notre réseau de collaborateurs (Université de Genève, EPFL, …) et à des conférences nationales et internationales dans le domaine sera fortement encouragée pour présenter les travaux de recherche.

L'Université́ Savoie Mont Blanc (USMB) est un établissement accueillant 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 » du SYMME et ont pour but de caractériser les propriétés optiques de nanoparticules ferroélectriques, dont leur application majeure est l’imagerie biomédicale. Le poste est basé sur Annecy.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.  

Titulaire d'un Master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur·e, le/la candidat·e devra avoir une solide formation en physique. Des compétences en optique et matériaux seront un atout. Un bon niveau en anglais est indispensable.