Les scientifiques sont à un pas de plus vers des gadgets qui pourraient être en mesure de répondre à une question séculaire, et qui est devenue plus importante que jamais depuis le début de la pandémie de COVID-19 : ai-je un rhume, la grippe ou autre chose ? entièrement?
Une technologie intelligente qui pourrait aider à vous diagnostiquer à la maison pourrait être à portée de main dans quelques années, selon une équipe de scientifiques norvégiens qui affirment avoir franchi une étape importante.
Comme décrit dans un article publié dans la revue scientifique à comité de lecture Nature, l’équipe a créé les “premiers microrésonateurs de haute qualité” capables d’accéder au spectre infrarouge à ondes longues de la lumière pour une meilleure détection et imagerie.
“Nous avons construit le microrésonateur en mode galerie de chuchotement à faible perte pour le spectre infrarouge à ondes longues”, a déclaré Dingding Ren, chercheur au Département des systèmes électroniques de l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU), dans un communiqué de presse. “Parce que le spectre infrarouge à ondes longues fournit des informations définitives sur les produits chimiques, il offre de nouvelles possibilités pour les applications de détection.”
Ce développement signifie que les chercheurs sont capables d’utiliser des longueurs d’onde de lumière plus longues, ouvrant potentiellement de nouvelles possibilités pour cette technologie, telles que des gadgets qui pourraient identifier rapidement des différences infimes dans les maladies lorsqu’ils sont présentés avec un échantillon.
Considérant que les symptômes de virus tels que la grippe, le rhume et le COVID-19 peuvent être similaires ou se chevaucher, être capable un jour de se diagnostiquer rapidement à l’aide d’un petit gadget domestique pourrait être révolutionnaire. Le communiqué indiquait que les chercheurs pensaient que cette technologie pourrait un jour être également utilisée pour détecter le diabète.
Les microrésonateurs sont un type de cavité optique qui peut stocker une quantité importante d’informations optiques à l’intérieur d’un petit conteneur. Dans le microrésonateur, la lumière se déplace en cercles, amplifiant ses propriétés.
“Nous pouvons comparer le microrésonateur à ce qui se passe avec le son dans la galerie des chuchotements de la cathédrale Saint-Paul à Londres”, a expliqué Ren.
Dans la cathédrale Saint-Paul, si une personne debout à une extrémité de la pièce chuchote, une personne debout à l’autre bout peut toujours l’entendre, même s’il ne devrait normalement pas être possible d’entendre un chuchotement à cette distance. Ce qui se passe, c’est que la cathédrale amplifie les ondes sonores par la précision de sa forme et de ses murs les uns par rapport aux autres. Dans un microrésonateur, une chose similaire se produit avec les ondes lumineuses.
Il existe une pléthore d’utilisations pour les microcavités optiques – par exemple, elles aident à la transmission longue distance de données via des fibres optiques et sont essentielles à la lecture ou à l’écriture au laser de CD et de DVD.
Astrid Aksnes, professeur au Département des systèmes électroniques de NTNU, a déclaré dans le communiqué que la capacité de mesurer dans la gamme IR à ondes longues du spectre lumineux, englobant 8 à 14 micromètres, signifie plus de possibilités d’utilisation dans la surveillance de l’environnement et la biomédecine.
“De nombreuses molécules ont des bandes vibratoires fondamentales dans la gamme IR à ondes moyennes (2-20 micromètres), la soi-disant” région d’empreinte moléculaire “. En mesurant dans cette gamme d’ondes, nous obtenons une sensibilité plus élevée », a-t-elle déclaré.
“Notre microrésonateur est environ 100 fois meilleur que ce qui était disponible auparavant pour le spectre infrarouge à ondes longues”, a déclaré Ren.
“Il peut retenir la lumière 100 fois plus longtemps que les versions précédentes, ce qui amplifie le champ optique à l’intérieur et facilite beaucoup les processus non linéaires, tels que la génération de peignes de fréquence.”
Les peignes de fréquence optique ont d’abord été développés pour les horloges atomiques, en les gardant parfaitement précises grâce à une transmission soigneuse des informations. Désormais, les peignes de fréquence se trouvent dans votre GPS et dans les équipements à fibre optique utilisés dans les ordinateurs et les téléphones.
Outre l’amélioration de la facilité de génération d’un peigne de fréquence, ce nouveau microrésonateur peut être utile pour l’identification chimique spectroscopique – en utilisant la lumière pour analyser un échantillon afin de rechercher des virus et des bactéries.
« La technologie en est encore à ses débuts en ce qui concerne les mesures dans ce spectre de lumière infrarouge à ondes longues. Mais notre amélioration nous donne la possibilité d’identifier plusieurs produits chimiques différents en temps réel dans un avenir proche », a déclaré Ren.
Les chercheurs ont réalisé ce microrésonateur de plus haute qualité en utilisant du germanium natif, un élément chimique couramment utilisé dans les transistors ou les dispositifs à semi-conducteurs, dans de nombreux appareils électroniques.
L’un des avantages de l’utilisation du germanium est qu’il n’est pas particulièrement coûteux, ce qui signifie que cette technologie pourrait contribuer à rendre les machines spectroscopiques plus accessibles. Actuellement, la technologie qui utilise la spectroscopie pour identifier les produits chimiques ne se trouve que dans les hôpitaux et autres grandes institutions.
Les chercheurs ont noté dans l’article que pour accéder à des longueurs d’onde encore plus longues, il pourrait être nécessaire d’utiliser des matériaux autres que le germanium, comme le diamant ou même un type de sel.
Nous sommes encore loin de la technologie intelligente qui utilise des microrésonateurs pour identifier nos maladies dans notre maison en quelques instants. Mais avec cette nouvelle recherche, il semble que des progrès soient réalisés.

source