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19 results on '"Tardif, Manon"'

3. Tunable optical lattices in the near-field of a few-mode nanophotonic waveguide

Author

Pin Christophe, Jager Jean-Baptiste, Tardif Manon, Picard Emmanuel, Hadji Emmanuel, de Fornel Frédérique, and Cluzel Benoît

Subjects
Physics, QC1-999
Abstract

Due to the action of the scattering force, particles that are optically trapped at the surface of a waveguide are propelled in the direction of the light propagation. In this work, we demonstrate an original approach for creating tunable periodic arrays of optical traps along a few-mode silicon nanophotonic waveguide. We show how the near-field optical forces at the surface of the waveguide are periodically modulated when two guided modes with different propagation constants are simultaneously excited. The phenomenon is used to achieve stable trapping of a large number of dielectric particles or bacteria along a single waveguide. By controlling the light coupling conditions and the laser wavelength, we investigate several techniques for manipulating the trapped particles. Especially, we demonstrate that the period of the optical lattice can be finely tuned by adjusting the laser wavelength. This effect can be used to control the trap positions, and thus transport the trapped particles in both directions along the waveguide.

Published
2019
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7. Characterisation of bacteria by trapping on 1D and 2D photonic crystals

Author

Tardif, Manon, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Grenoble Alpes, David Peyrade, Emmanuel Picard, Pierre Marcoux, and STAR, ABES

Subjects
Cristaux photoniques, Photonic crystals, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], Bacteria, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], Diagnostic bactérien, Electromagnetic mode, Piège optique, Bactéries, Mode électromagnétique, Bacterial diagnosis, Optical trap
Abstract

The miniaturisation of optical trapping systems allows the manipulation and analysis of nano and micron sized objects. These objects can be inert (silica or polystyrene beads, carbon nanotubes) or biological (viruses, bacteria, cells). Integrated trapping devices on chips have the advantage of handling single objects reversibly and at very low power. This makes them very suitable for the study of biological objects, often more fragile and traditionally studied at the population level in microbiology methods. This work deals with the study of different bacteria trapped on 1D and 2D photonic crystals. We first demonstrate the trapping of seven bacterial species: E. coli, B. subtilis, S. epidermidis, Y. ruckeri, N. sicca, P. putida and L. innocua. . We describe a spatial and temporal characterisation methods developed to extract information from this trapping on the size, shape, motility and membrane structure of bacteria. A trapping device with two lasers has also been implemented to allow the fine analysis of the state of an E. coli bacterium subjected to heat stress. These results falls within the issue of bacterial diagnosis, very sensitive in recent years with the increase of the resistance of bacteria to antibiotics. If no change occurs, it is predicted that bacterial infections will be the main cause of death in developed countries by 2050. It is therefore necessary to develop new, faster and more accessible diagnostic tools to limit the large distribution of antibiotics leading to this phenomenon of antibioresistance. We also propose in the last part of this manuscript solutions to integrate our trapping device in order to pave the way for new applications in pathogenic environments., La miniaturisation des systèmes de piégeage optique permet la manipulation et l’analyse d’objets de taille nano et micrométrique. Ces objets peuvent être inertes (billes de silice ou de polystyrène, nanotubes de carbones) ou biologiques (virus, bactéries, cellules). Les dispositifs de piégeage intégrés sur puces présentent l’avantage de manipuler des objets uniques de manière réversible et à très faible puissance. Cela en fait des systèmes très adaptés à l’étude des objets biologiques, souvent plus fragiles et traditionnellement étudiés à l’échelle de la population dans les méthodes de microbiologie. Ces travaux de thèse portent sur l’étude de différentes bactéries piégées sur cristaux photoniques 1D et 2D. Nous y démontrons tout d’abord le piégeage de sept espèces bactériennes : E. coli, B. subtilis, S. epidermidis, Y. ruckeri, N. sicca, P. putida et L. innocua. . Nous y décrivons les méthodes de caractérisation spatiale et temporelle développées pour extraire de l’information de ce piégeage sur la taille, la forme, le déplacement et la structure membranaire des bactéries. Un dispositif de piégeage à deux lasers a également été implémenté pour permettre l’analyse fine de l’état d’une bactérie E. coli soumise à un stress thermique. Ces résultats s’inscrivent dans une problématique de diagnostic bactérien, très sensible depuis quelques années avec l’augmentation de la résistance des bactéries aux antibiotiques. Si aucun changement n’intervient, il est prédit que les infections bactériennes constitueront la première cause de mortalité des pays développés d’ici 2050. Il est donc nécessaire d’élaborer de nouveaux outils de diagnostic plus rapides et plus accessibles afin de limiter la distribution abusive d’antibiotiques qui entraine ce phénomène de résistance Nous proposons également en dernière partie de ce manuscrit des solutions pour intégrer notre dispositif de piégeage en vue d’ouvrir la voie à de nouvelles applications dans des environnements pathogènes.

Published
2018

10. On-chip photonic tweezers for photonics, microfluidics, and biology

Author

Omatsu, Takashige, Pin, Christophe, Renaut, Claude, Tardif, Manon, Jager, Jean-Baptiste, Delamadeleine, Eric, Picard, Emmanuel, Peyrade, David, Hadji, Emmanuel, De Fornel, Frédérique, Cluzel, Benoit, Chiba University, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne [Dijon] (LICB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bourgogne (UB)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM), Silicon Nanoelectronics Photonics and Structures (SiNaps), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des technologies de la microélectronique [2001-2015] (LTM [2001-2015]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M - UMR 9002), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), and Agence Universitaire de la Francophonie (AUF)

Subjects
[SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Materials science, Microfluidics, Physics::Optics, Nanotechnology, Near and far field, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Optofluidics, law.invention, law, 0103 physical sciences, Tweezers, Physics::Atomic Physics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 010302 applied physics, Condensed Matter::Quantum Gases, [PHYS]Physics [physics], Silicon photonics, business.industry, Lab-on-a-chip, 021001 nanoscience & nanotechnology, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Optical tweezers, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Photonics, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; Near-field optical forces arise from evanescent electromagnetic fields and can be advantageously used for on-chip optical trapping. In this work, we investigate how evanescent fields at the surface of photonic cavities can efficiently trap micro-objects such as polystyrene particles and bacteria. We study first the influence of trapped particle’s size on the trapping potential and introduce an original optofluidic near-field optical microscopy technique. Then we analyze the rotational motion of trapped clusters of microparticles and investigate their possible use as microfluidic micro-tools such as integrated micro-flow vane. Eventually, we demonstrate efficient on-chip optical trapping of various kinds of bacteria.

Published
2017

11. Optical trapping and Gram type differentiation of living bacteria with 2D photonic crystal cavities

Author

Therisod, Rita, Tardif, Manon, Picard, Emmanuel, Marcoux, Pierre R., Gaude, Victor, Jager, Jean-Baptiste, Hadji, Emmanuel, Peyrade, David, Houdré, Romuald, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Silicon Nanoelectronics Photonics and Structures (SiNaps), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (DTBS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut de Photonique et d'Electronique Quantiques, and Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience; The development of methods for the rapid analysis of pathogenic bacteria or viruses is of crucial interest in the clinical diagnosis of infectious diseases. In the last decade, optical resonators integrated with microfluidic layers arose as promising tools for biological analysis, notably thanks to their ability to trap objects with low powers, beneath the damage threshold of biological entities, and with a small footprint. Moreover, the resonant nature of optical cavities allows for the simultaneous acquisition of information on the trapped objects, thanks to the feedback effect induced by the specimen on the trapping field itself. Here we report on the trapping and on the Gram-type differentiation of seven types of living bacteria in an optofluidic system based on an optical cavity consisting in a large hole in a 2D silicon photonic crystal membrane. The hollow nature of the resonant cavity results in a large overlap between the confined field and the hollow volume, allowing for a maximum interaction between the trapping field and the trapped cell. The optical cavity was excited at the resonance wavelength and the shift induced by the trapped bacteria was analysed. To test the trapping capabilities of our structure, we investigated seven types of bacteria, featuring different morphologies, Gram-types and mobilities (presence or absence of flagella). The analysis of the resonance shift yielded Gram typing in a label-free and not destructive way, due to differences in the refractive index and in the deformability of the cell wall. In particular, Gram negative bacteria showed a larger shift.

Published
2017

17. On-chip photonic tweezers for photonics, microfluidics, and biology

Author

Pin, Christophe, additional, Renaut, Claude, additional, Tardif, Manon, additional, Jager, Jean-Baptiste, additional, Delamadeleine, Eric, additional, Picard, Emmanuel, additional, Peyrade, David, additional, Hadji, Emmanuel, additional, de Fornel, Frédérique, additional, and Cluzel, Benoît, additional

Published
2017
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