Cette approche est directement inspirée de la technique de microscopie optique de champ proche à balayage, qui repose quant à elle sur l'utilisation d'un résonateur optique sub-longueur d'onde (une nanoparticule d'or par exemple). Dans le cas de cette récente étude, la bulle joue le rôle de la nanoparticule en optique. L'intérêt principal de ces approches d'imagerie de champ proche est de permettre une imagerie bien mieux résolue que ne le serait l'imagerie classique, dont la résolution est limitée par la longueur d'onde. En effet, la résolution en champ proche est donnée par la taille de l'objet résonnant plutôt que par la longueur d'onde.

Mais comment peut-on mettre en œuvre une telle approche quand il semble intuitivement impossible de manipuler une bulle d'air dans l'eau ?

Dans cette nouvelle étude, le problème est résolu en utilisant une bulle d'air piégée dans une cage cubique réalisée par impression 3D. C’est un système qui avait déjà été développé lors de précédents travaux de recherche au laboratoire et qui s'avère se comporter presque exactement comme une bulle libre. En balayant la bulle en cage à proximité d'échantillons structurés, les scientifiques ont alors réussi à reconstruire des images à partir du son de la bulle en résonance, avec une résolution inférieure de deux ordres de grandeur à la longueur d'onde acoustique.

Ce travail est une collaboration entre deux équipes du LIPhy, l'équipe OPTIMA spécialiste des méthodes d'imageries optique et acoustique et l'équipe MOVE qui a inventé le concept de bulle en cage.

À ce stade, une preuve de principe avec des bulles de tailles millimétriques a été réalisé, et des fréquences de résonance de l'ordre du kHz. Les équipes travaillent à présent sur une miniaturisation des bulles en cages pour atteindre des tailles micrométriques correspondant à des résonances dans le domaine MHz, qui est notamment le domaine de l'acoustique biomédicale.

Vers des microscopes acoustiques à haute résolution peu coûteux

En termes d'applications, cette approche permet d'envisager le développement de microscopes acoustiques à haute-résolution (µm) avec des fréquences de l'ordre du MHz. S'il existe déjà des microscopes commerciaux avec une résolution de l'ordre du micromètre, ils reposent cependant sur des fréquences de l'ordre du GHz, en régime limité par la diffraction, et nécessitent des technologies (électroniques, sondes ultrasonores) complexes conduisant à des dispositifs extrêmement coûteux (de l'ordre du million d'euros).

L'approche de microscopie acoustique de champ proche a déjà été proposée avant les travaux du LIPhy, il y a plusieurs dizaines d'années, mais seulement avec des technologies relativement coûteuses dérivées des microscopies à balayage à pointes.

Avec cette nouvelle approche, brevetée par le LIPhy, les équipes espèrent pouvoir développer des microscopes avec des performances équivalentes aux dispositifs commerciaux, mais avec une technologie beaucoup plus simple et un coût réduit à quelques dizaines de milliers d'euros, grâce à l'utilisation d'une pointe constituée d'une simple bulle d'air piégée dans une cage.