Caractérisation de la nanocavitation de nanoparticules plasmoniques irradiées hors-résonance par impulsions ultra-brèves

Ces dernières années, la génération de nano-bulles plasmoniques a suscité un vif intérêt dans le domaine de la recherche. Elles trouvent une place particulièrement importante en nanochirurgie cellulaire où des nano-bulles sont induites près de la membrane cellulaire dans le but de la perturber ou la perforer. Ainsi, il est possible d'y introduire des médicaments, des brins d'ADN pour de la thérapie génique ou même de l'endommager pour induire sa mort. En irradiant la zone ciblée avec un laser à impulsions focalisé, un plasma est formé au point focal et permet de générer cette bulle. L'idée d'y inclure des nanoparticules permet de concentrer l'énergie optique dans un petit volume à leur voisinage et d'assurer un ciblage précis des zones à traiter. La bulle est dans ce cas produite par le chauffage de la nanoparticule. Cependant, un problème sous-jacent est qu'une élévation de température trop importante peut déformer ces nanoparticules. Celles-ci ne sont alors plus capables de générer des bulles. Elles peuvent également se fragmenter et poser des problèmes de cytotoxicité. Récemment, une nouvelle méthode pour générer des bulles par interaction hors-résonance a été mise en évidence. En irradiant les nanoparticules à une longueur d'onde légèrement décalée de leur résonance, on peut former un nano-plasma dû à l'amplification locale de champ autour de la nanoparticule. Ce plasma permet de produire une bulle sans chauffer la nanoparticule, diminuant ainsi les risques de l'endommager. Ce mécanisme alternatif dépend fortement des conditions d'irradiations et des caractéristiques des nanoparticules. Actuellement, peu de données expérimentales sont disponibles sur l'irradiation hors-résonance des nanoparticules sphériques. Une des premières raisons est le grand nombre de variables pour une expérience de cavitation par irradiation de nanoparticules. Les paramètres d'irradiation comme la longueur d'onde, la durée de l'impulsion ou encore le mode d'irradiation peuvent aller respectivement de l'UV à l'infrarouge, du continu au femtoseconde et de l'impulsion unique à un train d'impulsions. En spécifiant l'étude à l'irradiation hors-résonance, on réduit drastiquement les données de la littérature à quelques ensembles de valeurs. Plusieurs modèles théoriques existent aussi à ce jour, décrivant le comportement des nanoparticules sphériques pour différents paramètres. Le modèle multi-échelle et la conception robuste (Rational Design ) tout deux développés dans notre laboratoire en sont des exemples. Cependant,ils s'accompagnent de peu de résultats expérimentaux. L'objectif ici présenté est une étude quantitative sur l'irradiation hors-résonance des nanoparticules sphériques, indispensables pour affiner la compréhension des mécanismes mis en jeu et tester le pouvoir de prédiction de ces modèles.