{"id":41887,"date":"2020-07-01T11:30:52","date_gmt":"2020-07-01T09:30:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.iemn.fr\/?p=41887"},"modified":"2020-07-08T09:09:34","modified_gmt":"2020-07-08T07:09:34","slug":"des-tourbillons-sonores-pour-manipuler-des-objets-a-lechelle-microscopique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/newsletter\/des-tourbillons-sonores-pour-manipuler-des-objets-a-lechelle-microscopique.html","title":{"rendered":"Des tourbillons sonores pour manipuler des objets \u00e0 l\u2019\u00e9chelle microscopique"},"content":{"rendered":"<div id='layer_slider_1'  class='avia-layerslider main_color avia-shadow  avia-builder-el-0  el_before_av_one_full  avia-builder-el-first  container_wrap sidebar_right'  style='height: 261px;'  ><div id=\"layerslider_40_10p1o2g7xr8ex\" data-ls-slug=\"homepageslider\" class=\"ls-wp-container fitvidsignore ls-selectable\" style=\"width:1140px;height:260px;margin:0 auto;margin-bottom: 0px;\"><div class=\"ls-slide\" data-ls=\"bgposition:50% 50%;duration:6000;transition2d:5;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"2600\" height=\"270\" src=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1.jpg\" class=\"ls-bg\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1.jpg 2600w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1-300x31.jpg 300w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1-768x80.jpg 768w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1-1030x107.jpg 1030w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1-1500x156.jpg 1500w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2018\/09\/sliders_carc1-705x73.jpg 705w\" sizes=\"auto, (max-width: 2600px) 100vw, 2600px\" \/><ls-layer style=\"font-size:14px;text-align:left;font-style:normal;text-decoration:none;text-transform:none;font-weight:700;letter-spacing:0px;background-position:0% 0%;background-repeat:no-repeat;mix-blend-mode:normal;top:231px;left:0px;height:30px;width:360px;line-height:32px;color:#ffffff;border-radius:6px 6px 6px 6px;padding-left:50px;background-color:rgba(0, 0, 0, 0.57);\" class=\"ls-l ls-ib-icon ls-text-layer\" data-ls=\"minfontsize:0;minmobilefontsize:0;\"><i class=\"fa fa-user-circle\" style=\"color:#f2f2f2;margin-right:0.8em;font-size:1em;transform:translateY( -0.125em );\"><\/i>GROUPE DE RECHERCHE : AIMAN-FILMS<\/ls-layer><\/div><\/div><\/div><div id='after_layer_slider_1'  class='main_color av_default_container_wrap container_wrap sidebar_right'  ><div class='container av-section-cont-open' ><div class='template-page content  av-content-small alpha units'><div class='post-entry post-entry-type-page post-entry-41887'><div class='entry-content-wrapper clearfix'>\n\n<style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-jho8qn-c87d1126fe6062829239906a945c3358\">\n.flex_column.av-jho8qn-c87d1126fe6062829239906a945c3358{\nborder-radius:0px 0px 0px 0px;\npadding:0px 0px 0px 0px;\n}\n<\/style>\n<div  class='flex_column av-jho8qn-c87d1126fe6062829239906a945c3358 av_one_full  avia-builder-el-1  el_after_av_layerslider  avia-builder-el-no-sibling  first flex_column_div av-zero-column-padding  '     ><section  class='av_textblock_section av-kc35tmwb-721d8fe13971b47b3574ae8a140a9809 '   itemscope=\"itemscope\" itemtype=\"https:\/\/schema.org\/BlogPosting\" itemprop=\"blogPost\" ><div class='avia_textblock'  itemprop=\"text\" ><h4 style=\"text-align: center;\">Des tourbillons sonores pour manipuler des objets \u00e0 l\u2019\u00e9chelle microscopique<\/h4>\n<p><a href=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-41888 size-full\" src=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons.jpg\" alt=\"\" width=\"964\" height=\"320\" srcset=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons.jpg 964w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons-300x100.jpg 300w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons-768x255.jpg 768w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/visuel_tourbillons-705x234.jpg 705w\" sizes=\"auto, (max-width: 964px) 100vw, 964px\" \/><\/a><\/p>\n<h5>Niveau 1\u00a0:<\/h5>\n<p>Manipuler des micro-robots dans le corps humain, structurer en 3D diff\u00e9rentes souches cellulaires, ou encore immobiliser et imager en 3D des micro-organismes constituent quelques exemples des vastes champs d\u2019applications ouverts par les pinces acoustiques. Des chercheurs de l\u2019IEMN et de l\u2019INSP ont d\u00e9montr\u00e9 qu\u2019il est possible de manipuler des micro-objets sans contact physique en les pi\u00e9geant au c\u0153ur de structures d\u2019ondes particuli\u00e8res appel\u00e9es tourbillons acoustiques. Ces tourbillons sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par des puces miniatures combinant les principes des hologrammes et des mat\u00e9riaux actifs.<\/p>\n<h5>Niveau 2 :<\/h5>\n<p>Les capacit\u00e9s offertes par les pinces optiques ont ouvert de nouveaux champs d\u2019investigation en physique, couronn\u00e9s par les deux prix Nobel de S. Chu et A. Ashkin. Les pinces acoustiques pourraient \u00eatre \u00e0 l\u2019origine d\u2019une r\u00e9volution similaire dans les domaines de la biologie et de la sant\u00e9 car elles sont non-invasives, biocompatibles et peuvent op\u00e9rer dans des milieux opaques, permettant ainsi d\u2019envisager la manipulation in-vivo d\u2019objets microscopiques.<\/p>\n<p>Les pinces acoustiques, comme leurs analogues optiques, reposent sur une force moyenne produite par une onde, appel\u00e9e pression de radiation. Les premi\u00e8res preuves de l\u2019existence de cette force remontent aux observations par Kepler de l\u2019orientation des queues des com\u00e8tes dans le sens de propagation de la lumi\u00e8re du soleil. Dans les deux cas (optique et acoustique), la pression de radiation est proportionnelle \u00e0 l\u2019intensit\u00e9 de l\u2019onde qui irradie une particule divis\u00e9e par la vitesse de l\u2019onde consid\u00e9r\u00e9e. La vitesse du son (environ 1500 ms-1 dans un liquide) \u00e9tant plusieurs ordres de grandeur plus faibles que celle de la lumi\u00e8re (environ 3&#215;108 ms-1), cela conf\u00e8re un net avantage aux pinces acoustiques\u00a0: il est possible d\u2019exercer des forces consid\u00e9rablement plus \u00e9lev\u00e9es avec la m\u00eame puissance inject\u00e9e, ou r\u00e9ciproquement d\u2019utiliser des faisceaux de tr\u00e8s faible intensit\u00e9 pour appliquer la m\u00eame force. Cela r\u00e9duit consid\u00e9rablement le risque de dommages lors de la manipulation d\u2019objets biologiques.<\/p>\n<p>Mais une difficult\u00e9 a longtemps frein\u00e9 le d\u00e9veloppement des pinces acoustiques\u00a0: manipuler un objet pr\u00e9cis\u00e9ment et s\u00e9lectivement n\u00e9cessite de localiser l\u2019\u00e9nergie de l\u2019onde dans une petite portion de l\u2019espace. Ceci peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 \u00e0 l\u2019aide de faisceaux d\u2019ondes focalis\u00e9s, \u00e0 l\u2019instar de ceux utilis\u00e9s dans les pinces optiques. Mais en acoustique, la plupart des objets d\u2019int\u00e9r\u00eat (particules solides, cellules, \u2026) ne sont pas attir\u00e9s mais expuls\u00e9s du centre de ces ondes focalis\u00e9es. Une autre contrainte est de r\u00e9ussir \u00e0 pi\u00e9ger un objet en 3D avec un faisceau provenant d\u2019une seule direction. En effet, comme la queue de la com\u00e8te, les particules tendent \u00e0 \u00eatre pouss\u00e9es dans le sens de propagation de l\u2019onde, ce qui rend leur pi\u00e9geage axial ardu. Ces deux paradoxes ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9solus en utilisant des structures d\u2019ondes particuli\u00e8res appel\u00e9es tourbillons (ou vortex) acoustiques.<\/p>\n<p>N\u00e9anmoins, il restait un obstacle majeur pour manipuler des objets microscopiques\u00a0: r\u00e9ussir \u00e0 produire ces tourbillons ultrasonores \u00e0 des \u00e9chelles microscopiques avec un syst\u00e8me suffisamment miniature et transparent pour pouvoir \u00eatre int\u00e9gr\u00e9 dans un microscope standard. C\u2019est ce d\u00e9fi qui a \u00e9t\u00e9 r\u00e9cemment relev\u00e9 par des \u00e9quipes de l\u2019IEMN et de l\u2019INSP. Pour ce faire, ils ont combin\u00e9 les principes de la synth\u00e8se holographique de champs, des mat\u00e9riaux actifs et des m\u00e9thodes de fabrication h\u00e9rit\u00e9es de l\u2019industrie des semi-conducteurs pour produire une puce miniature permettant de produire des tourbillons acoustiques et donc de manipuler des particules microscopiques.<\/p>\n<h5>Bibliographie :<\/h5>\n<p><em>[1] M. Baudoin, J.-L. Thomas, Acoustic Tweezers for particles and fluid micromanipulation, Annual Review of Fluid Mechanics, 52: 205-234 (2020)<\/em><\/p>\n<p><em>[2] M. Baudoin, J.-C. Gerbedoen, A. Riaud, O. Bou Matar, N. Smagin, J.-L. Thomas, Folding a focalized acoustical vortex on a flat holographic transducer: miniaturized selective acoustical tweezer, Science Advances 5: eaav1967 (2019)<\/em><\/p>\n<div  class='avia-button-wrap av-rpqvoq-fae4d0ef02b2fd8540b9d886e8f108e7-wrap avia-button-left  avia-builder-el-3  avia-builder-el-no-sibling '><a href='mailto:michael.baudoin@univ-lille.fr'  class='avia-button av-rpqvoq-fae4d0ef02b2fd8540b9d886e8f108e7 av-link-btn avia-icon_select-yes-left-icon avia-size-small avia-position-left avia-color-silver'   aria-label=\"Contact : Micha\u00ebl BAUDOIN\"><span class='avia_button_icon avia_button_icon_left' aria-hidden='true' data-av_icon='\ue805' data-av_iconfont='entypo-fontello'><\/span><span class='avia_iconbox_title' >Contact : Micha\u00ebl BAUDOIN<\/span><\/a><\/div>\n<\/div><\/section><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_members_access_role":[],"_members_access_error":""},"categories":[297],"tags":[],"class_list":["post-41887","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-newsletter"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/41887","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=41887"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/41887\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=41887"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=41887"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=41887"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}