La STI obtient deux prestigieux ERC Consolidator Grants
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Camille Brès et Georg Fantner, deux professeurs de la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur (STI), ont obtenu des ERC Consolidator Grants. Ces financements, proposés par le European Research Council, soutiennent les recherches de jeunes scientifiques bénéficiant de sept à douze ans d’expérience, avec des résultats prometteurs et un excellent projet de recherche.
Miniaturiser les fonctions optiques des puces
«Si on veut que la technologie continue à répondre aux besoins des utilisateurs, un aspect important est de continuer la miniaturisation des dispositifs électroniques», indique Camille Brès, à la tête du Laboratoire de systèmes photoniques. Dans le cadre de son projet PISSARRO, elle travaillera sur cette étape, et plus précisément la miniaturisation des fonctionnalités optiques insérées sur les puces courantes (avec compatibilité CMOS). Actuellement, les puces couplent en effet des éléments électroniques et optiques. Les chercheurs visent des dispositifs entièrement optiques, les fonctionnalités optiques permettant en effet d’améliorer la performance, la vitesse ou encore de diminuer la chaleur des dispositifs électroniques. Dans le domaine du traitement de signal, cette technologie permet également une transmission plus rapide et plus importante des données, sur de longues distances.
Mais pour parvenir à cette miniaturisation, la professeure assistante tenure track et son équipe font face à une contrainte importante : afin de supporter ces éléments optiques, la lumière doit entrer en contact avec le matériau qui la guide, et qui a des propriétés non-linéaires. Plus spécifiquement, de très nombreuses fonctionnalités optiques requièrent la présence de matériaux avec effets non-linéaires dits de second-ordre. Or les matériaux plus courants dans la technologie CMOS, comme le silicium et ses dérivés, ne possèdent pas, ou peu, de cette propriété car centro-symétrique. Camille Brès cherchera donc à augmenter cette non-linéarité de façon flexible. «Nous connaissons les propriétés optiques que nous voulons miniaturiser, et nous savons quels matériaux sont utilisés pour fabriquer les puces. Nous devons maintenant trouver comment les rendre compatibles», souligne la chercheuse. Les dispositifs développés devront finalement rester facilement fabricables à grande échelle et être le plus universel possible.
Une nouvelle direction de recherche que Camille Brès se réjouit d’explorer. «En plus du prestige qu’un ERC Grant apporte, ce financement permet aussi une grande liberté dans les recherches entreprises, et notamment pour des travaux à haut risque.»
"Sentir" l’intérieur des cellules vivantes
Avec son projet «InCell», Georg Fantner, à la tête du Laboratoire de bio- et nano-instrumentation entend développer un microscope permettant de «sentir» l’intérieur des cellules vivantes. «Un défi, car la limite posée par les outils actuels s’arrête à la surface des cellules», indique le professeur associé. En effet, pour étudier des échantillons de la taille du nanomètre, les microscopes utilisés ne fonctionnent pas grâce à la lumière, mais en parcourant la surface des objets. «De la même manière qu’une personne aveugle interagit avec les objets, une minuscule faux dotée d’une pointe nanométrique balaie la topographie des surfaces avec lesquelles elle est en contact. Ces mouvements infimes sont lus et reconstitués par un capteur, pour obtenir une image en 3 dimensions de l’échantillon à taille.
Afin d’étudier l’intérieur de cellules vivantes, cette pointe doit donc également pouvoir pénétrer à l’intérieur des cellules. «Mais en perforant la membrane, nous blessons la cellule. Le cytoplasme, à savoir tous les éléments qui se trouvent à l’intérieur, peuvent en sortir», souligne Georg Fantner. Pour contourner cet obstacle, les chercheurs du Laboratoire de bio- et nano- instrumentation vont fabriquer des faux spéciales. Ils chercheront notamment à entourer la faux minuscule d’une nano-pipette, qui agira comme une ventouse. Après avoir percé la membrane de la cellule, ce mécanisme permettra de sceller l’ouverture et de garder la cellule vivante. Les scientifiques se sont inspiré d’une technologie existante, le patch-clamp, qui consiste à mesurer le voltage à l’intérieur des cellules, et demande également de percer les membranes sans endommager ni tuer les cellules.
L’observation de l’intérieur des cellules ouvrira la porte à l’étude de nombreux mécanismes, comme l’endocytosis, par lequel les cellules vont chercher des éléments depuis l’extérieur et les transportent à l’intérieur. Les chercheurs devront notamment s’assurer d’obtenir une très haute résolution, de rendre une image en 3 dimensions et de s’assurer que le fonctionnement n’est pas toxique pour les cellules.