Un scientifique brésilien est responsable d’un microscope quantique qui voit « l’impossible »

Des chercheurs créent des microscopes quantiques pour voir « l'impossible »

Souvenez-vous du microscope quantique créé par les scientifiques pour voir « l’impossible »? L’énorme saut scientifique franchi par les chercheurs de l’Université du Queensland, en Australie, s’est produit grâce à un esprit brésilien. C’est la scientifique Catxere Casacio qui a développé l’objet d’application en biotechnologie au cours de son projet de doctorat. Avec le microscope, il est possible de voir des structures biologiques impossibles à voir autrement.

Le Dr Catxere est diplômé en physique de l’Université de São Paulo (USP). Il a ensuite étudié l’ingénierie optique à l’Institut d’Optique, France, et a fait une maîtrise à ParisTech, avec une thèse à l’Université Pierre et Marie Curie, à Paris. Le programme comprend également des partenariats avec des noms tels que Katiuscia Cassemiro, à l’Université fédérale de Pernambuco (UFPE) et plus tard avec José Ramos à l’Université de La Laguna, îles Canaries, Espagne.

C’était après son arrivée à l’Université du Queensland. Mais l’idée est venue du master de Catxere Casacio, sous la direction des professeurs Claude Fabre et Nicolas Treps. Là, elle a appris à manipuler la lumière au niveau quantique, en utilisant la technique de compression de photons, ou des états de lumière compressés. Le procédé est récent, mesuré expérimentalement seulement dans les années 1980. Il permet de réduire le bruit lumineux.

« Je pensais que cette technique était trop importante (et même extraordinaire) pour rester uniquement dans le milieu universitaire. Je voulais élargir les horizons de cette technique pour la médecine. Mes parents sont médecins, donc j’ai toujours été intéressé par ce domaine aussi. Alors, quand j’ai postulé pour mon doctorat, j’ai cherché des laboratoires de physique quantique dans le monde qui voulaient appliquer cette technique en biomédecine », a-t-il déclaré, dans une interview exclusive avec Aspect numérique.

En Australie, elle a trouvé le laboratoire d’optique quantique de l’université et le centre d’excellence du professeur Warwick Bowen pour les systèmes quantiques d’ingénierie (EQUS). Il y avait déjà eu une proposition de fabriquer un microscope Raman, utilisé commercialement en biomédecine, en archéologie, en exploitation minière et même dans les expéditions spatiales. Ce modèle utiliserait des états de lumière compressés, ce qui a conduit Catxere à repartir de zéro.

« Ce projet a démarré au début de ma thèse en janvier 2016. J’ai obtenu les premiers résultats en janvier 2020. Le projet était également complètement à l’arrêt pendant les six mois de mon congé maternité début 2019. Nous avons dû acheter le laser et les sources laser. .toutes les pièces optiques (miroirs, objectifs, polariseurs, retardateurs d’ondes et une multitude d’autres pièces », a commenté le scientifique.

Des chercheurs creent des microscopes quantiques pour voir limpossible

Le microscope fabriqué par Catxere Casacio à l’Université du Queensland possède un capteur basé sur l’intrication quantique. Image : Université du Queensland

Au cours de son doctorat, la Brésilienne a développé un moyen de produire les états compressés d’une manière compatible avec le microscope Raman, ce qui, selon elle, « n’est pas un processus anodin ». Il a également été nécessaire de développer un détecteur de lumière, similaire à une caméra, pour capturer la lumière contenant les informations quantiques sur l’échantillon. Ces détecteurs capables de travailler avec une puissance lumineuse élevée n’existent pas sur le marché. Catxere l’a fait en partenariat avec Boris Hage et Kai Barnscheidt de l’Université de Rostock, en Allemagne.

« C’était la première fois que quelqu’un mettait de la lumière quantique dans un microscope et faisait des images avec. Donc, l’idée de mon travail était vraiment de prouver qu’en principe, c’est possible. Et après avoir prouvé que c’est le cas, j’ouvre également une porte pour que cette technique puisse être utilisée dans d’autres microscopes (pas seulement Raman), et dans d’autres domaines où la lumière est également utilisée », a souligné le scientifique brésilien.

Comme la technique est assez récente, le Dr Caxtere Casacio a finalement expliqué qu’elle ne serait commercialement réalisable que lorsque de tels systèmes quantiques s’intégreraient dans une boîte. D’ici là, elle laisse la suggestion aux nouveaux physiciens et ingénieurs de la région.

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