Des chercheurs du TMOS ont mis au point un faisceau solénoïde à métasurface capable d'attirer des particules vers lui, ce qui pourrait révolutionner les procédures médicales non invasives comme les biopsies. Cette technologie, qui utilise une fine couche de silicium nanostructuré, offre une alternative légère et portable aux équipements encombrants jusqu'ici nécessaires à de tels faisceaux. Crédit : Université de Melbourne
Les chercheurs du TMOS ont fait progresser le développement de faisceaux tracteurs légers et portables qui pourraient transformer les procédures médicales non invasives.
Des chercheurs du TMOS, le centre d'excellence de l'ARC pour les systèmes méta-optiques transformateurs, ont réalisé une première avancée significative dans la création de faisceaux tracteurs activés par des métasurfaces. Ces faisceaux lumineux, capables d'attirer des particules vers eux, s'inspirent des faisceaux tracteurs fictifs vus dans la science-fiction.
Dans une recherche publiée dans Photonique ACSL'équipe de l'Université de Melbourne décrit son faisceau solénoïde généré à l'aide d'une métasurface en silicium. Les faisceaux solénoïdes précédents ont été créés par des modulateurs de lumière spéciaux (SLM) volumineux, mais la taille et le poids de ces systèmes empêchent leur utilisation dans des appareils portables. La métasurface est une couche de silicium nanostructuré d'environ 1/2000 de millimètre d'épaisseur seulement. L'équipe espère qu'un jour elle pourra être utilisée pour réaliser des biopsies de manière non invasive, contrairement aux méthodes actuelles telles que les forceps qui provoquent un traumatisme des tissus environnants.
Les faisceaux lumineux ont tendance à exercer une force de poussée, éloignant les particules de la source lumineuse. Il a été prouvé que les faisceaux solénoïdes attirent les particules vers la source lumineuse. Considérez le fonctionnement d'une perceuse, qui tire les copeaux de bois vers le foret. Les faisceaux solénoïdes fonctionnent de la même manière.
Avantages du nouveau faisceau solénoïde
Ce faisceau solénoïde particulier présente plusieurs avantages par rapport aux faisceaux solénoïdes générés précédemment, dans la mesure où les conditions requises du faisceau d'entrée sont plus flexibles qu'avec les faisceaux précédents, il ne nécessite pas de SLM et les exigences de taille, de poids et de puissance sont nettement inférieures à celles des systèmes précédents.
La métasurface a été créée en cartographiant l'hologramme de phase du faisceau souhaité. Celui-ci a été utilisé pour créer un motif. La métasurface a ensuite été fabriquée à partir de silicium à l'aide de la lithographie par faisceau d'électrons et de la gravure ionique réactive. Lorsque le faisceau d'entrée, dans ce cas, un faisceau gaussien, filtre à travers la métasurface, la majeure partie (environ 76 %) est convertie en un faisceau solénoïde et s'écarte du faisceau non converti, ce qui permet aux chercheurs de travailler avec lui sans obstruction. Ils ont pu caractériser le faisceau à une distance de 21 centimètres.
Maryam Setareh, chercheuse principale, déclare : « La taille compacte et la grande efficacité de ce dispositif pourraient conduire à des applications innovantes à l’avenir. La capacité à extraire des particules à l’aide d’une métasurface pourrait avoir un impact sur le domaine de la biopsie en réduisant potentiellement la douleur grâce à des méthodes moins invasives. »
Setareh déclare : « Nous sommes ravis d’étudier les performances de notre appareil en matière de manipulation de particules, ce qui pourrait offrir des informations précieuses. »
Ken Crozier, chercheur en chef, déclare : « La prochaine étape de cette recherche consistera à démontrer expérimentalement la capacité du faisceau à attirer les particules, et nous serons ravis de partager ces résultats lorsqu'ils seront disponibles. »
Crozier déclare : « Ce travail ouvre de nouvelles possibilités d’utilisation de la lumière pour exercer des forces sur de minuscules objets. »
