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De nouvelles possibilités en microscopie optique dans l’espace des k

par Martrenchard-Barra Séverine - 25 juillet

Des chercheurs de l’ISMO et du C2N publient la première étude exhaustive des effets et artefacts par lesquels se forme l’image en microscopie optique du plan de Fourier, sur des échantillons périodiques. Ces artefacts, utilisés pour dépasser la limite de diffraction, peuvent être exploités, par exemple, pour des applications au nano-positionnement et à l’autofocus en microscopie optique. Ces travaux sont publiés dans Journal of Applied Physics et l’article fait l’objet d’une brève sur le site Scilight de l’AIP

La microscopie optique dans l’espace des k (ou imagerie du plan de Fourier) est une technique de plus en plus utilisée dans tous les domaines de la photonique, des biocapteurs aux cristaux photoniques, aux plasmons et aux molécules uniques. Elle consiste en l’imagerie du plan focal arrière d’un objectif de microscope (« k » fait référence aux coordonnées de l’espace de Fourier). Cependant, les performances de cette technique dans diverses conditions d’illumination, ainsi que ses artefacts et les moyens de surmonter ou même de bénéficier de ces artefacts, n’ont pratiquement pas été abordés dans la littérature.
Dans cet article, une équipe de l’ISMO et une équipe du C2N-Orsay ont fourni ensemble une description détaillée des performances et des artefacts inhérents à la microscopie optique dans l’espace des k pour l’étude de réseaux périodiques de nanoparticules. Ils ont utilisé les diverses configurations d’éclairage disponibles sur un microscope optique inversé, c’est-à-dire avec une lumière transmise ou réfléchie, collimatée ou focalisée, cohérente ou incohérente. Le but de ce travail est d’aider les lecteurs à exploiter tout le potentiel de cette technique et à favoriser le développement d’applications innovantes.
Parmi les résultats les plus intéressants figurent les images de microscopie optique dans l’espace des k d’échantillons périodiques illuminés en réflexion avec un faisceau laser focalisé. Ces images résultent de l’interférence des faisceaux lumineux réfléchis et diffractés. Des informations cruciales contenues dans la phase du champ, qui peuvent être liées soit à la géométrie de l’échantillon, soit à la position relative du point focal et de l’échantillon, sont ainsi converties en variations d’intensité. Ceci peut être utilisé pour le contrôle précis de la position de l’échantillon en microscopie optique, avec une précision bien au-delà de la limite de diffraction de la lumière. Les retombées technologiques de ces résultats sont des applications potentielles à l’autofocus et au repositionnement dans des dispositifs optiques, par exemple dans les opérations d’écriture et de lecture pour le stockage de données optique.

Source  : “k-space optical microscopy of nanoparticle arrays : opportunities and artifacts,” Jean-François Bryche, Grégory Barbillon, Bernard Bartenlian, Gérald Dujardin, Elizabeth Boer-Duchemin, Eric Le Moal, Journal of Applied Physics (2018) 124, 043102.

Contact : Eric Le Moal, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (CNRS - Université Paris-Sud), téléphone : 01 69 15 66 97
email : eric.le-moal@u-psud.fr