Alors que COVID-19 a balayé le monde cette année, faisant des centaines de milliers de morts, il est rapidement devenu évident qu'un facteur essentiel pour contrôler sa propagation est la capacité de tester rapidement et avec précision le virus qui en est la cause, SRAS-CoV-2, ainsi que les anticorps qu'il produit.

Maintenant, des scientifiques de l'Université du Nouveau-Mexique et de l'Université autonome de Madrid (UAM) en Espagne ont publié une nouvelle étude qui, selon eux, pourrait contribuer à des tests plus rapides et plus efficaces pour des virus comme le SRAS-CoV-2. Leur travail, intitulé "Résonances de réseau super et subradient dans les réseaux de nanoparticules bipartites, " a été publié dans la revue ACS Nano .

Dirigé par le professeur adjoint Alejandro Manjavacas du groupe de nanophotonique théorique du département de physique et d'astronomie de l'UNM, et Antonio Fernańdez-Domínguez de l'UAM, le travail relève du domaine de la nanophotonique, le domaine qui étudie les interactions entre la lumière et les objets qui ont des tailles de l'ordre de centaines de nanomètres. Pour référence, l'épaisseur d'un cheveu humain est d'environ 40, 000 nm, tandis que la taille du virus à l'origine du COVID-19 est de 125 nm.

De nombreuses applications de la nanophotonique, y compris la biodétection ultrasensible, qui est nécessaire pour détecter des virus comme le SARS-CoV-2, et laser à l'échelle nanométrique, qui peut être utilisé pour produire une lumière cohérente d'une couleur désirée, s'appuyer sur des systèmes qui ne répondent qu'à une gamme de couleurs très étroite, ou, en d'autres termes, longueurs d'onde de la lumière. Une façon de concevoir des systèmes avec des réponses spectralement étroites comme celle-ci est de tirer parti des interactions collectives entre une collection de nanoparticules métalliques, de minuscules structures aux dimensions nanométriques, disposés d'une manière ordonnée appelée tableau périodique.

Dans l'étude, les chercheurs ont spécifiquement examiné des réseaux périodiques contenant des nanoparticules de deux tailles différentes, plutôt que des arrangements plus communs qui comportent des arrangements complètement uniformes.

"L'interaction entre les deux nanoparticules différentes donne lieu à des réponses encore plus étroites que les réseaux avec des particules d'une seule taille, " dit Alvaro Cuartero-González, un étudiant diplômé de l'UAM et auteur principal de l'article. "Et, en prime, cela les rend plus robustes aux imperfections de fabrication, Ainsi, les matrices avec la réponse souhaitée peuvent être plus facilement construites dans les laboratoires. »

Cette robustesse accrue peut faire une énorme différence lorsqu'il s'agit de produire en série des tests ou d'autres dispositifs exploitant la réponse optique de ces systèmes.

Ce travail passionnant impliquait une combinaison de calculs semi-analytiques et de simulations numériques rigoureuses, réalisé grâce à la collaboration synergique de trois étudiants diplômés Cuartero-González, qui ont visité l'UNM entre septembre 2019 et février 2020, ainsi que Stephen Sanders et Lauren Zundel, tous deux du Département de physique et d'astronomie de l'UNM.

"Nos prédictions semi-analytiques donnent un aperçu de la physique derrière nos résultats, tandis que les calculs numériques ont permis de confirmer leur validité, " a déclaré Sanders à propos du travail. " La clé pour comprendre la robustesse du système vient de nos calculs pour les systèmes finis, " a ajouté Zundel.

« L'association des savoir-faire des deux groupes a été essentielle à la réussite de ce travail, " a déclaré Manjavacas à propos de la collaboration.

Fernández-Domínguez est d'accord, ajouter, "J'espère que ce n'est que le début de nombreux efforts de collaboration entre nous."