Les avanc\u00e9es dans le domaine de l’imagerie microscopique<\/strong> ont r\u00e9cemment franchi un cap important gr\u00e2ce \u00e0 des chercheurs de l’Universit\u00e9 de Brown<\/strong>. Une nouvelle technique d’imagerie, bas\u00e9e sur la quantique<\/strong> et l’entrelacement<\/strong>, permet de cr\u00e9er des images en 3D d’une pr\u00e9cision in\u00e9dite. Cette m\u00e9thode pourrait r\u00e9soudre un probl\u00e8me longtemps n\u00e9glig\u00e9 dans le domaine : le phase wrapping<\/strong>.<\/p>\n Les \u00e9tudiants en premier cycle, Moe (Yameng) Zhang<\/strong> et Wenyu Liu<\/strong>, ont pr\u00e9sent\u00e9 leurs travaux lors de la derni\u00e8re Conf\u00e9rence sur les Lasers<\/strong> et l’\u00c9lectro-Optique<\/strong>. Sous la supervision du chercheur associ\u00e9 senior Petr Moroshkin<\/strong> et du professeur Jimmy Xu<\/strong>, ils ont d\u00e9velopp\u00e9 ce projet qui pourrait r\u00e9volutionner notre mani\u00e8re de voir les structures \u00e0 l’\u00e9chelle microscopique.<\/p>\n \u00abNous introduisons la Holographie Multi-longueur d’Onde Quantique<\/strong>\u00bb, d\u00e9clare Zhang, \u00e9tudiant en physique de l’ing\u00e9nierie. Cette technique permet d’obtenir des informations pr\u00e9cises sur l’\u00e9paisseur des objets, facilitant ainsi la cr\u00e9ation d’images 3D pr\u00e9cises en utilisant des photons indirects.<\/p>\n Xu ajoute : \u00ab Vous pourriez dire qu’il s’agit d’une imagerie infrarouge sans cam\u00e9ra infrarouge. Cela semble impossible, mais ils l’ont fait. \u00bb Cette technique offre une r\u00e9solution de profondeur in\u00e9gal\u00e9e dans les images g\u00e9n\u00e9r\u00e9es.<\/p>\n Les m\u00e9thodes d’imagerie traditionnelles, comme les rayons X<\/strong> et les photographies, capturent la lumi\u00e8re r\u00e9fl\u00e9chie d’un objet. En revanche, l’imagerie quantique exploite l\u2019entrelacement quantique<\/strong>, o\u00f9 deux photons peuvent influencer l’un l’autre m\u00eame \u00e0 distance. Dans cette approche, un photon est d\u00e9sign\u00e9 comme "idler" et l’autre comme "signal". Le photon idler, qui scanne la cible, permet de g\u00e9n\u00e9rer une image de celle-ci.<\/p>\n Les chercheurs de Brown ont utilis\u00e9 un cristal non lin\u00e9aire<\/strong> pour cr\u00e9er des photons idlers \u00e0 partir de photons infrarouges entrelac\u00e9s avec des photons visibles. Cette combinaison s’est av\u00e9r\u00e9e \u00eatre la plus efficace pour rendre les images.<\/p>\n Liu pr\u00e9cise : \u00ab Les longueurs d’onde infrarouges sont id\u00e9ales pour l’imagerie biologique car elles p\u00e9n\u00e8trent la peau et sont s\u00fbres pour les structures d\u00e9licates. Cependant, elles n\u00e9cessitent des d\u00e9tecteurs infrarouges co\u00fbteux. Notre approche nous permet d’utiliser l’infrarouge pour sonder un objet, tout en d\u00e9tectant avec de la lumi\u00e8re visible. Ainsi, nous pouvons utiliser des d\u00e9tecteurs en silicium, moins co\u00fbteux. \u00bb<\/p>\n Les chercheurs ont d\u00fb surmonter le d\u00e9fi du phase wrapping<\/strong>, qui se produit lors de l’utilisation de la phase des ondes lumineuses pour d\u00e9terminer la profondeur des contours d’une cible. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne se manifeste lorsque les pics et les creux de la phase ne sont pas aussi profonds que les contours qu’ils imaginent, causant des effets de superposition.<\/p>\n L’approche choisie par l’\u00e9quipe de Brown a consist\u00e9 \u00e0 utiliser deux ensembles de photons entrelac\u00e9s \u00e0 diff\u00e9rentes longueurs d’onde. Cela a permis d’obtenir une mesure de profondeur bien plus pr\u00e9cise, conduisant \u00e0 des images d’une fid\u00e9lit\u00e9 sans pr\u00e9c\u00e9dent.<\/p>\n \u00ab En utilisant deux longueurs d’onde l\u00e9g\u00e8rement diff\u00e9rentes, nous cr\u00e9ons effectivement une longueur d’onde synth\u00e9tique beaucoup plus longue \u2014 environ 25 fois plus longue que les originales \u00bb, explique Liu. Cela permet d’obtenir une zone mesurable beaucoup plus large, applicable aux cellules et autres mat\u00e9riaux biologiques.<\/p>\n L\u2019\u00e9quipe a test\u00e9 sa technique sur une lettre "B" de 1,5 millim\u00e8tre, fabriqu\u00e9e en m\u00e9tal. Ce test a prouv\u00e9 que l’entrelacement quantique pouvait g\u00e9n\u00e9rer des images 3D d’une grande fid\u00e9lit\u00e9. Liu a m\u00eame re\u00e7u le prix Ionata<\/strong> de l’\u00c9cole d’ing\u00e9nierie pour son projet, r\u00e9compensant sa cr\u00e9ativit\u00e9 et son imagination.<\/p>\n La participation \u00e0 la conf\u00e9rence a permis \u00e0 Zhang et Liu d’\u00e9changer avec des pionniers du domaine. \u00ab C’\u00e9tait vraiment une opportunit\u00e9 incroyable \u00bb, t\u00e9moigne Zhang. Leurs travaux pourraient ouvrir la voie \u00e0 de nouvelles applications dans la recherche biom\u00e9dicale et d\u2019autres domaines o\u00f9 une imagerie \u00e0 haute pr\u00e9cision est requise.<\/p>\n En conclusion, l’innovation en mati\u00e8re de technique d’imagerie microscopique pr\u00e9sent\u00e9e par les \u00e9tudiants de l’Universit\u00e9 de Brown repr\u00e9sente une avanc\u00e9e significative dans le domaine de l’imagerie quantique. Gr\u00e2ce \u00e0 leur m\u00e9thode, il devient possible de capturer des images 3D pr\u00e9cises sans recourir \u00e0 des \u00e9quipements co\u00fbteux et complexes. Cela ne fait qu’illustrer le potentiel colossal de la recherche dans le domaine de la technologie quantique et son impact sur divers secteurs scientifiques. Ces d\u00e9couvertes ouvrent \u00e9galement de nouvelles perspectives pour comprendre les syst\u00e8mes biologiques et leurs interactions \u00e0 l’\u00e9chelle microscopique, pla\u00e7ant les chercheurs de l\u2019Universit\u00e9 de Brown \u00e0 la pointe de cette r\u00e9volution.<\/p>\nUne Technique Innovante<\/h2>\n
Le Fonctionnement de l\u2019Imagerie Microscopique<\/h2>\n
R\u00e9soudre le Probl\u00e8me de la Phase Wrapping<\/h2>\n
Des Retomb\u00e9es Prometteuses pour la Science<\/h2>\n