LuMIn - LABORATOIRE LUMIERES, MATIERES ET INTERFACES

LuMIn est une nouvelle structure de recherche consacrée aux interactions lumière-matière, de l'atome aux matériaux, dispositifs et systèmes vivants, à l'Université Paris Saclay. Elle vise à proposer des synergies nouvelles et originales aux frontières de la physique optique et quantique, des technologies des dispositifs, ainsi que l'exploration in-vitro et in-vivo des processus biologiques fondamentaux pour une meilleure compréhension de la pathogenèse du cancer et des troubles du cerveau.
L'activité principale de cette structure est basée sur un large spectre de compétences en optique (lasers, optique non linéaire, physique quantique, plasmonique), avec des développements applicatifs pour la conception et l'élaboration de dispositifs micro- et nanophotoniques (y compris les circuits microfluidiques) et pour l'étude des phénomènes biochimiques dans les cellules, les tissus et les organismes vivants.

LuMIn fonctionne sous l'autorité de quatre institutions : CNRS-INSIS, ENS Paris-Saclay, Université Paris-Saclay et CentraleSupélec.

THÈMES DE RECHERCHE

Diadèmes - Matériaux et capteurs à base de diamant

Nos recherches portent sur l'application des centres de vide d'azote (NV) du diamant à des mesures magnétiques sensibles.rentes échelles de temps impliquées et sur la mise en œuvre de techniques de spectroscopie laser ultrarapide.

Lasers et optique

Le laboratoire travaille sur plusieurs thèmes, avec des activités allant d'études très fondamentales liées au domaine de l'information quantique au développement d'oscillateurs optoélectroniques de haute pureté spectrale, en passant par la physique des lasers et l'optique non linéaire.

Plasmonique ultrarapide et nanophotonique

Les nano-objets métalliques sous irradiation lumineuse présentent des propriétés optiques remarquables associées au phénomène de résonance plasmonique. Nous étudions et exploitons l'interaction d'impulsions lumineuses ultrabrèves avec de telles nanoparticules plasmoniques (NPs)

Il s’agit, d’une part, d’étudier la génération optique de chaleur et son transport à l’échelle nanométrique et aux temps courts, où les approches classiques ne sont plus valides. D’autre part, il est possible de structurer la matière de manière à rendre cohérente une excitation thermique, par exemple en utilisant le phénomène de phonon-polariton couplé à une cavité photonique. Ce thème est développé dans l’équipe en partenariat avec l’équipe de S. Volz au laboratoire EM2C.

Nanophotonique, matériaux et spectrocopie

Récemment, les pérovskites organiques hybrides (HOP) ont démontré qu'elles représentaient une "percée matérielle", en particulier pour le photovoltaïque : le rendement des cellules solaires à base de HOP a progressé de 12% en 2013 à 25,5% en 2020, mais aussi pour les dispositifs émetteurs de lumière : LEDs, lasers. Ces HOPs sont considérés comme une nouvelle classe de semi-conducteurs ayant des propriétés étonnantes encore à explorer. En utilisant la microphotoluminescence (micro-PL) et des expériences de PL résolues dans le temps réalisées sur des monocristaux de haute qualité, l'équipe étudie les propriétés intrinsèques de ces HOPs. Une autre activité du thème est axée sur l'étude des propriétés électroniques et optiques des nanorubans de graphène et des points quantiques, ainsi que des nanotubes de carbone. Pour ce faire, nous utilisons des outils de spectroscopie à molécule unique.

Structuration et dispositifs

Ce thème de recherche est centré sur l'élaboration, l'étude physique et technologique de différents types de dispositifs photoniques, principalement constitués de matériaux moléculaires et polymères. Deux types de méthodes d'élaboration sont utilisées pour la fabrication des dispositifs : la photolithographie et la gravure - dans la salle blanche de l'Institut d'Alembert - d'une part, l'écriture directe par laser dans des matériaux faiblement absorbants d'autre part.

Nouvelles méthodes optiques pour l'étude des sciences de la vie

Ce thème vise à développer de nouvelles méthodes pour diverses applications dans les sciences de la vie, en mettant l'accent sur les processus cellulaires fondamentaux. Ces méthodes comprennent principalement : le développement de nouvelles configurations de microscopie, de nouvelles nanosondes optiquement actives - certaines couplées à des nanostructures plasmoniques pour améliorer leur réponse. Ce thème est également lié à la recherche clinique par le développement de nouvelles méthodes en optométrie, en étroite collaboration avec les industriels.

Biophotonique et physiopatologie des synapses

Les recherches menées par les membres de l'équipe " Biophotonics et Synapse Physiopathology " consistent en l'étude de la biologie des synapses et de la physiologie des circuits dans le cerveau sain et malade. En particulier, nous nous concentrons sur les quatre objectifs suivants : (1) Explorer les rôles des récepteurs NMDA et de leurs co-agonistes dans le fonctionnement des synapses et des circuits cérébraux ; (2) Décrypter les rôles des astroglies dans l'intégration et la modulation de l'information neuronale ; (3) Explorer le transport intraneuronal et son lien avec le fonctionnement des synapses et les pathologies cérébrales ; (4) Développer de nouveaux outils/méthodes optiques et des sondes fluorescentes pour les Neurosciences et la Biologie Cellulaire (optogénétique, optopharmacologie).

Microsystèmes fluidiques et électriques pour les études des sciences de la vie

Nous concevons et fabriquons des dispositifs microfluidiques pour la caractérisation et le traitement des cellules vivantes, pour des applications médicales ou environnementales. Les développements concernent les domaines suivants : Organe sur puce, détection de virus, microalgues, microcapsules à base de gouttelettes pour la microthermométrie, la (bio)détection et la photocatalyse.

DOMAINES D'APPLICATION

Optoélectronique, capteurs, imagerie biomédicale, diagnostic médical et thérapies ciblées, photovoltaïque, traitement optique ultrarapide, information quantique, nouvelles microscopies, matériaux pour l'optique, énergies durables et sciences de la vie.

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PARTENAIRES ACADÉMIQUES

En France : PSL (ENS, ESPCI) : LKB, RCP, LPENS, Gulliver, Institut Langevin, SIMM ; SYRTE (Observatoire de Paris) ; U. de Paris : Centre des Saints-Pères, UMR_S942 ; Institut de la Vision, UMRS968 ; Institut du Cerveau ; Institut Gustave Roussy : METSY ; Institut National de la Transfusion Sanguine (INSERM, Paris) ; Université Sorbonne Paris Nord : LPL, LSPM ; Ecole Polytechnique : LPICM, LSI, LCM, Chaire Art&Science ; Sorbonne U. : LRS, LKB, INSP, Centre de Recherche en Myologie (INSERM UMRS874) ; U. Gustave Eiffel, Paris-Est : ESYCOM ; ISCR (Rennes), FOTON (Rennes), XLIM (Limoges), INL (Lyon), ENS Lyon, LCC (Montpellier), IMS (Bordeaux), LAAS (Toulouse), L2n (UTT, Troyes), LNCMI (Toulouse), CINaM (Marseille), CRC (Lyon), COMETE (Caen), Institut de Génétique Humaine (Montpellier), Institut Carnot de Bourgogne (Dijon).

En Europe : U. Leipzig, MPG-MPIP Mainz, U. Würzburg, Technical U. Munich, U. des Saarlandes, Heinrich Heine U. Düsseldorf (Allemagne) ; Wroclaw U. of Technology (Pologne) ; CNR Rome, U. degli Studi dell'Insubria (Italie) ; Faculté d'optique appliquée, ITMO University in St Petersburg (Russie) ; Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Lviv, and Inst. de radio-physique et d'électronique de l'Académie nationale des sciences d'Ukraine, Kharkiv (Ukraine) ; CMN, U. de MONS (Belgique) ; U. de Nottingham, Cavendish Laboratory Cambridge, Université d'Oxford (UK), Center for Physical Sciences and Technology (Lituanie) ; Vrije U. Amsterdam (Pays-Bas) ; Institute of Organic and BioChemistry, Académie tchèque des sciences (République tchèque).

Hors d'Europe : Université de Tel-Aviv, Université Bar-Ilan et Institut Weizmann (Israël) ; Université de Floride du Sud, Université de Géorgie, École de médecine de Yale, École de médecine du Mont Sinaï (États-Unis) ; Université nationale Chung Cheng, Academia Sinica, Université nationale Tsin Hua (Taïwan) ; Université d'Assam, RRI Bangalore, Institut indien de technologie de Ropar, Laboratoire national de spectroscopie de précision (Inde) ; Université de Lanzhou, Institut d'optique et de mécanique de précision de Xi'an, Institut de technologie de Beijin, Université de Beihang, Université du Sud-Est, HPStar Shanghai (Chine) ; Université polytechnique (Hong-Kong) ; Universités de Sfax, Monastir et Gafsa (Tunisie) ; Faculté de physique, Université nationale d'éducation de Hanoi (Vietnam) ; Université Yonsei (Corée) ; Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad de Chile (Chili) ; INRS, Montréal (Canada) ; Sharif U. of Technology (Iran) ; Univ. of Tokyo (Japon) ; Faculté des sciences et techniques de Tanger (Maroc).