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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Etude de particules diélectriques et hybrides en vue de la mise en œuvre de nanomarqueurs pour l’imagerie en biologie

Spécialité : OPTIQUE / Interaction laser-matière

Contact : FIORINI Celine,
e-Mail : celine.fiorini@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 62 38/19 76
Laboratoire : SPEC/LEPO

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-5 mois
Date limite de constitution de dossier : 01/03/2021

Résumé :
L’objectif du stage consistera à analyser les propriétés de conversion de fréquence (génération de 2nd harmonique – SHG) de particules diélectriques nanométriques en vue de leur implémentation future pour le marquage et l’imagerie en milieu biologique : il s’agira plus particulièrement de démontrer la possibilité d’exalter le signal SHG de ces particules suite à leur couplage à des nanoantennes plasmoniques. Ce travail sera mené dans un cadre collaboratif, un banc de caractérisation couplant mesures optiques et topographiques de nano-objets individuels est d’ordres et déjà opérationnel.

Sujet détaillé :
Suite à de premiers travaux menés dans le cadre d’une collaboration entre notre laboratoire et 2 autres laboratoires du plateau de Saclay (ENS Paris-Saclay/ LUMIN et CentraleSupelec/ SPMS), nous avons pu mettre en évidence l’intérêt de nanoparticules diélectriques de BaTiO3 dopées pour l’imagerie optique en milieu biologique. Plus particulièrement, les propriétés à la fois de luminescence et de conversion de fréquence (génération de second harmonique - SHG) de ces particules en font des marqueurs particulièrement intéressants pour analyser à terme le transport intracellulaire au sein de réseaux neuronaux, ouvrant la voie à l’étude des désordres induits par des maladies neuropsychiatriques ou neurodégénératives.

L’objectif du stage consistera à analyser les propriétés optiques de particules de taille réduite (< 100 nm) en utilisant un banc de caractérisation couplant un microscope à force atomique ((AFM) à un microscope optique associé à diverses excitations laser : il s’agira plus particulièrement de démontrer la possibilité d’exalter le signal SHG de ces particules suite à leur couplage à des nanoantennes plasmoniques. Divers types d’antennes plasmoniques ont été envisagées et des simulations sont actuellement en cours. Selon les résultats, différents objets hybrides associant des particules de BaTiO3 à d’autres particules ou dépôts d’or seront synthétisés par nos collaborateurs (CEA, CentraleSupelec ou ESPCI).
L’équipe d’accueil est le groupe Nanophotonique du SPEC/LEPO (http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/). Pour les besoins de ses recherches, le groupe a développé un savoir-faire important dans le couplage de mesures optiques avec des microscopies à sondes locales. L’équipe dispose ainsi de plusieurs bancs expérimentaux de ce type, fonctionnant à l’air ou sous ultravide : optique et optique non-linéaire de nano-objets, nouvelles méthodes de microscopies optiques à sonde active …

Le rôle du stagiaire ira de la préparation des échantillons (en partenariat avec les collaborateurs du projet), à la caractérisation de leurs propriétés de conversion de fréquence (analyses spectrales et résolues en polarisation). Il participera également à l’interprétation des résultats obtenus.

Mots clés : Nanosciences, nanotechnologies, nanophotonique, microscopies à sondes locales

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