FR2930901A1

FR2930901A1 - Nano-objects dispensing system for handling nano-objects, has optical unit exciting optical wave that entraps nano-object and displaces nano-object in surface of guide, and another optical unit moving immobilized nano-object in working zone

Info

Publication number: FR2930901A1
Application number: FR0853013A
Authority: FR
Inventors: Delphine Neel; Stephane Getin; Ludovic Poupinet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-13

Abstract

The system has a vat (K) filled with a liquid identical to liquid that fills a working zone (Z). An optical waveguide formed on a wall of the vat has end zones whose dimensions are adapted so that optical wave propagating from an end of the guide is not reflected. Optical unit (M1) excites the wave in the guide at the end. The wave entraps a nano-object in the vat and displaces the nano-object in a surface of the guide until an end zone above which the nano-object is immobilized. Optical unit (M2) moves the immobilized nano-object in the working zone, where units are formed of laser sources. An independent claim is also included for a method for dispensing nano-objects in a work zone.

Description

SP 32629 PR SP 32629 PR

1 SYSTEME DE DISTRIBUTION DE NANO-OBJETS ET PROCEDE ASSOCIE 1 NANO-OBJECT DISTRIBUTION SYSTEM AND ASSOCIATED METHOD

DESCRIPTION Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un système de dispense de 5 nano-objets ainsi qu'un procédé de dispense de nanoobjets. La possibilité de manipuler des objets de petites dimensions à l'aide de pinceaux lumineux a été mise en évidence dès l'année 1970 (cf. A. Ashkin, Physics 10 Review Letters , N°24, pages 156-159 (1970)). Depuis ce temps, l'intérêt pour la manipulation par pression de photons n'a fait que croître, conduisant à démontrer la possibilité de manipuler des objets aussi divers que, par exemple, des nano-particules, des nano-fils, 15 des nano-tubes ou des cellules biologiques. Le rapprochement de deux objets sous l'effet de modifications du champ électromagnétique qu'ils induisent lorsqu'ils sont éclairés a également été démontré. L'auto-organisation de nana-particules dans 20 un champ électromagnétique périodique a aussi été mise en évidence. Par ailleurs, il a également été démontré que l'on pouvait utiliser la lumière non seulement pour assembler, mais également pour casser des nano-objets. Selon l'art connu, la manipulation et le piégeage 25 de nana-objets se font sur des nana-objets placés dans un liquide. La recherche des nana-objets dans ce liquide n'est pas aisée car le volume de liquide est très important comparativement à la taille des nanoobjets. Par ailleurs, si des nana-objets différents 2 sont utilisés en même temps, il n'est pas facile de les reconnaître, en particulier quant à la nature des matériaux qui les constituent. D'autre part, si des nano-objets sont en excès dans le liquide, il est difficile de s'assurer qu'il n'en subsistera pas en surface de l'échantillon après rinçage. Le système de dispense de l'invention ne présente pas ces inconvénients. DESCRIPTION TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The invention relates to a dispensing system for 5 nanoobjects as well as a method of dispensing nanoobjects. The possibility of manipulating small objects with the help of luminous brushes was brought to light in 1970 (see A. Ashkin, Physics 10 Review Letters, No. 24, pages 156-159 (1970)). . Since that time, the interest in manipulation by photon pressure has only increased, leading to demonstrate the possibility of manipulating objects as diverse as, for example, nano-particles, nano-wires, nano-particles -tubes or biological cells. The bringing together of two objects under the effect of modifications of the electromagnetic field which they induce when they are illuminated has also been demonstrated. The self-organization of nanoparticles in a periodic electromagnetic field has also been demonstrated. Moreover, it has also been demonstrated that light can be used not only to assemble, but also to break nano-objects. According to the known art, the manipulation and trapping of nana-objects are done on nana-objects placed in a liquid. The search for nana-objects in this liquid is not easy because the volume of liquid is very important compared to the size of the nanoobjects. Moreover, if different nana-objects 2 are used at the same time, it is not easy to recognize them, in particular as to the nature of the materials that constitute them. On the other hand, if nano-objects are in excess in the liquid, it is difficult to ensure that it will not remain on the surface of the sample after rinsing. The dispensing system of the invention does not have these disadvantages.

Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne un système de dispense de nano-objets apte à opérer un transfert de nano-objets dans une zone de travail emplie d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une cuve emplie d'un liquide identique au liquide qui emplit la zone de travail et qui communique avec la zone de travail, un guide d'onde optique formé sur une paroi de la cuve, le guide d'onde optique ayant une première extrémité à l'extérieur de la cuve et une deuxième extrémité, à l'opposé de la première extrémité, sensiblement située dans une zone qui délimite la cuve et la zone de travail, le guide d'onde optique ayant, du côté de la deuxième extrémité, une zone d'extrémité dont les dimensions sont adaptées pour qu'une onde optique qui se propage dans le guide d'onde optique à partir de la première extrémité ne soit pas réfléchie ; - des premiers moyens optiques aptes à exciter une onde optique dans le guide d'onde optique au niveau de la première extrémité du guide, ladite 3 onde optique étant apte à piéger un nano-objet présent dans la cuve et à assurer un déplacement du nano-objet piégé en surface du guide d'onde optique, jusqu'à la zone d'extrémité au-dessus d'une fraction de laquelle le nano-objet est sensiblement immobilisé ; et - des seconds moyens optiques aptes à déplacer dans la zone de travail un nano-objet sensiblement immobilisé au-dessus de la fraction de la zone d'extrémité. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, une partie de la cuve située du côté de la première extrémité du guide d'onde a des dimensions très sensiblement supérieures aux dimensions du reste de la cuve de telle sorte que ladite partie constitue un réservoir pour les nano-objets. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, une pluralité de cuves communiquent avec une zone de travail unique. DESCRIPTION OF THE INVENTION Indeed, the invention relates to a dispensing system for nano-objects capable of operating a transfer of nano-objects in a work zone filled with a liquid, characterized in that it comprises: less a tank filled with a liquid identical to the liquid which fills the working area and which communicates with the working area, an optical waveguide formed on a wall of the tank, the optical waveguide having a first end outside the tank and a second end, opposite the first end, substantially located in an area which delimits the tank and the working area, the optical waveguide having, on the side of the second end an end region whose dimensions are adapted so that an optical wave propagating in the optical waveguide from the first end is not reflected; first optical means able to excite an optical wave in the optical waveguide at the first end of the guide, said optical wave being able to trap a nano-object present in the tank and to ensure a displacement of the nano object trapped on the surface of the optical waveguide, to the end zone above a fraction of which the nano-object is substantially immobilized; and second optical means capable of displacing in the working zone a nano-object substantially immobilized above the fraction of the end zone. According to a further feature of the invention, a portion of the tank located on the side of the first end of the waveguide has dimensions substantially greater than the dimensions of the remainder of the tank so that said portion constitutes a reservoir for the nano-objects. According to another additional characteristic of the invention, a plurality of tanks communicate with a single work zone.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la paroi de la cuve est constituée d'une couche d'oxyde de silicium et le guide d'onde est constitué d'une bande de nitrure de silicium déposée sur la couche d'oxyde de silicium. According to yet another additional characteristic of the invention, the wall of the vessel consists of a silicon oxide layer and the waveguide consists of a strip of silicon nitride deposited on the oxide layer. of silicon.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les premiers moyens optiques sont constitués d'une première source laser qui émet un premier faisceau laser et de moyens de focalisation du premier faisceau laser qui concentrent le premier faisceau laser sur la première extrémité de la couche de nitrure. 4 Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, des moyens optiques supplémentaires créent une surintensité locale de champ électromagnétique dans une partie de la cuve située au- dessus de la fraction de la zone d'extrémité du guide d'onde. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les seconds moyens optiques sont constitués d'une seconde source laser qui émet un second faisceau laser et de seconds moyens de focalisation qui concentrent le second faisceau laser de façon à former une pince optique dans le liquide présent au-dessus de la zone d'extrémité. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, des moyens d'imagerie visualisent les nano-objets qui se trouvent sensiblement immobilisés au-dessus de la fraction de la zone d'extrémité. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les premiers moyens optiques et les seconds moyens optiques sont les mêmes moyens optiques utilisés séquentiellement. L'invention concerne également un procédé de dispense de nano-objets dans une zone de travail, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : excitation d'une onde optique dans un guide d'onde optique immergé dans un liquide, sous l'effet de l'onde optique excitée dans le guide d'onde optique, piégeage et déplacement vers la zone de travail d'un nano-objet présent dans le liquide qui immerge le guide d'onde optique, - immobilisation du nano-objet déplacé vers la zone de travail au-dessus d'une fraction d'une zone d'extrémité du guide d'onde optique, et transfert, à l'aide d'une pince optique, du nana- 5 objet immobilisé au-dessus de la fraction de la zone d'extrémité dans la zone de travail. L'invention améliore très sensiblement l'état de l'art sur les points suivants : - minimisation des temps de recherche des nano-objets en les mettant à disposition, préférentiellement de manière automatique, dans des endroits précis et connus à l'avance, appelés zones de dispense, - minimisation des temps de déplacement des nano-objets en plaçant les zones de dispense à proximité de l'endroit (zone de travail) où on souhaite assembler et positionner les nano-objets, - garantie à tout moment de la propreté du liquide présent dans la zone de travail afin de limiter le nombre de défauts après assemblage (le terme propreté s'entend par le fait que le liquide de la zone de travail reste propre de tout nanoobjet indésirable), - possibilité de travailler en différents endroits à l'aide d'un même dispositif, - possibilité de travailler avec des nano-objets de natures différentes, en étant sûr de la nature du nano-objet que l'on manipule, - limitation des flux de liquide dans la zone de travail, ce qui permet de ne pas perturber les opérations d'assemblage et de manipulation. 6 Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 représente un schéma de principe d'un système de dispense élémentaire de l'invention ; - les figures 2A et 2B représentent un mode de réalisation particulier du système dispense élémentaire représenté en figure 1 ; - la figure 3 représente un schéma de principe d'un système de dispense de l'invention qui utilise une pluralité de systèmes de dispense élémentaires tels que ceux représentés en figure 1. According to yet another additional characteristic of the invention, the first optical means consist of a first laser source which emits a first laser beam and focusing means of the first laser beam which concentrate the first laser beam on the first end of the laser beam. nitride layer. According to still another additional feature of the invention, additional optical means create a local overcurrent of electromagnetic field in a portion of the vessel located above the fraction of the end zone of the waveguide. According to yet another additional characteristic of the invention, the second optical means consist of a second laser source which emits a second laser beam and second focusing means which concentrate the second laser beam so as to form an optical clamp in the liquid present above the end zone. According to yet another additional characteristic of the invention, imaging means visualize the nano-objects which are substantially immobilized above the fraction of the end zone. According to yet another additional characteristic of the invention, the first optical means and the second optical means are the same optical means used sequentially. The invention also relates to a method for dispensing nano-objects in a work zone, characterized in that it comprises the following steps: excitation of an optical wave in an optical waveguide immersed in a liquid, under effect of the excited optical wave in the optical waveguide, trapping and moving to the working zone of a nano-object present in the liquid which immerses the optical waveguide, immobilization of the displaced nano-object to the work area above a fraction of an end zone of the optical waveguide, and transfer, using an optical clamp, the nana-object immobilized above the fraction of the end zone in the work area. The invention very substantially improves the state of the art on the following points: minimizing the search times of the nano-objects by making them available, preferably automatically, in precise locations known in advance, called dispensing zones, - minimizing the travel time of the nano-objects by placing the dispensing zones near the place (working area) where it is desired to assemble and position the nano-objects, - guarantee at any time of the cleanliness of the liquid present in the working area in order to limit the number of defects after assembly (the term cleanliness means that the liquid in the work area remains clean of any undesirable nanoobject), - possibility of working in different locations using the same device, - possibility of working with nano-objects of different natures, being sure of the nature of the nano-object that one manipulates, - limitation of f lux of liquid in the work area, which does not interfere with assembly and handling operations. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will appear on reading a preferred embodiment with reference to the attached figures, in which: FIG. 1 represents a schematic diagram of a system of elementary dispensation of the invention; FIGS. 2A and 2B show a particular embodiment of the elementary dispensing system shown in FIG. 1; FIG. 3 represents a schematic diagram of a dispensing system of the invention that uses a plurality of elementary dispensing systems such as those represented in FIG. 1.

Sur toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. In all the figures, the same references designate the same elements.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un schéma de principe d'un système de dispense élémentaire de l'invention qui communique avec une zone de travail Z. Le système de dispense élémentaire de l'invention comprend une cuve K emplie d'un liquide identique au liquide qui emplit la zone de travail Z, des premiers moyens optiques M1 et des seconds moyens optiques M2. La cuve K comprend trois zones principales : un réservoir R, une zone de transport T et une zone tampon Zt. Le réservoir R est une zone de la cuve dans laquelle les nano-objets sont introduits dans la cuve. La zone de transport T est une zone de la cuve dans 7 laquelle les nano-objets sont transportés en direction de la zone de travail Z. La zone tampon Zt est une zone de la cuve dans laquelle les nano-objets sont stockés avant leur transfert dans la zone de travail. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 represents a block diagram of an elementary dispensing system of the invention that communicates with a working zone Z. The elementary dispensing system of the invention comprises a tank K filled with a liquid identical to the liquid which fills the working zone Z, first optical means M1 and second optical means M2. The tank K comprises three main zones: a tank R, a transport zone T and a buffer zone Zt. The tank R is a zone of the tank in which the nano-objects are introduced into the tank. The transport zone T is a zone of the tank in which the nano-objects are transported towards the working zone Z. The buffer zone Zt is a zone of the tank in which the nano-objects are stored before their transfer. in the work area.

Le trajet des nano-objets dans la cuve K va maintenant être décrit. Les nano-objets sont tout d'abord dispersés, en dehors de la cuve K , dans un liquide pour former une solution. Quelques gouttes de cette solution sont ensuite déposées dans le liquide L que contient le réservoir R. Compte tenu de la dimension des nano-objets, une goutte de solution peut comporter un très grand nombre de nano-objets. Les nano-objets sont ensuite transportés, du réservoir R vers la zone tampon Zt, sous l'effet d'une onde optique délivrée par les premiers moyens optiques M1. A cette fin, la zone de transport T comprend un guide d'onde optique qui propage l'onde optique. Les nano-objets qui arrivent dans la zone tampon Zt doivent pouvoir rester dans cette zone jusqu'au moment souhaité de leur transfert dans la zone de travail Z. Du fait de leur mouvement brownien dans le liquide L, les nanoobjets se déplacent dans la zone tampon Zt. Il est important que ce mouvement ne conduise pas les nanoobjets à pénétrer dans la zone de travail. Plusieurs options sont possibles afin d'éviter que les nanoobjets ne pénètrent dans la zone de travail Z. La zone tampon Zt peut être choisie, par exemple, avec des dimensions suffisamment grandes pour que la probabilité qu'une nano-particule se retrouve dans la zone de travail du fait de son mouvement brownien soit négligeable. Il est également possible de confiner les 8 nano-particules à l'aide d'une surintensité locale du champ électromagnétique, située en surface du guide d'onde . Les nano-objets stockés dans la zone tampon Zt sont ensuite transférés, lorsque cela est souhaité, dans la zone de travail Z à l'aide d'une pince optique créée par les moyens optiques M2. La zone tampon Zt peut faire l'objet d'une imagerie permettant de reconnaître son état d'encombrement. A cette fin, le système de dispense peut comprendre un dispositif d'imagerie Img (par exemple une caméra CCD) qui visualise le contenu de la zone tampon. Si une zone tampon comporte trop de nanoobjets, le transport peut être arrêté en coupant le faisceau laser qui se propage dans le guide d'onde. The path of the nano-objects in the tank K will now be described. The nano-objects are first dispersed, outside the tank K, in a liquid to form a solution. A few drops of this solution are then deposited in the liquid L that contains the reservoir R. Given the size of the nano-objects, a drop of solution can comprise a very large number of nano-objects. The nano-objects are then transported from the reservoir R to the buffer zone Zt under the effect of an optical wave delivered by the first optical means M1. To this end, the transport zone T comprises an optical waveguide which propagates the optical wave. The nano-objects that arrive in the buffer zone Zt must be able to remain in this zone until the desired moment of their transfer in the working zone Z. Because of their Brownian movement in the liquid L, the nanoobjects move in the zone Zt buffer. It is important that this movement does not cause nano objects to enter the work area. Several options are possible in order to prevent the nanoobjects from entering the working zone Z. The buffer zone Zt can be chosen, for example, with dimensions large enough for the probability that a nano-particle is found in the zone. working area due to its Brownian movement is negligible. It is also possible to confine the 8 nanoparticles by means of a local overcurrent of the electromagnetic field, situated on the surface of the waveguide. The nano-objects stored in the buffer zone Zt are then transferred, when desired, into the working zone Z using an optical clip created by the optical means M2. The buffer zone Zt can be imagined to recognize its congestion state. For this purpose, the dispensing system may comprise an Img imaging device (for example a CCD camera) which displays the contents of the buffer zone. If a buffer zone has too many nanoobjects, the transport can be stopped by cutting off the laser beam propagating in the waveguide.

Plutôt que d'arrêter le transport des nano-objets, il est également possible de réduire le débit de ceux-ci en diminuant la puissance injectée dans le guide par les moyens optiques M1, ce qui diminue la force induite par la pression de radiation et donc, la vitesse de déplacement des nano-objets. Les figures 2A et 2B représentent un mode de réalisation particulier du système de dispense élémentaire de l'invention dont le schéma de principe est représenté en figure 1. Rather than stopping the transport of nano-objects, it is also possible to reduce the flow thereof by decreasing the power injected into the guide by optical means M1, which reduces the force induced by the radiation pressure and therefore, the speed of movement of the nano-objects. FIGS. 2A and 2B show a particular embodiment of the elementary dispensing system of the invention, the schematic diagram of which is represented in FIG.

Le système de dispense est formé sur une couche de silice (SiO2) 5 déposée sur un substrat de silicium (Si) 6. Le fond de la cuve K est constitué par la couche de silice 5 sur laquelle est déposée une bande de nitrure de silicium (Si3N4) B. La bande de nitrure de silicium B constitue un guide d'onde optique. L'épaisseur de la couche de silice peut être égale, par 9 exemple, à 2pm. Les parois 4 de la cuve K autres que le fond sont réalisées, par exemple, en polydiméthylsiloxane (PDMS). La bande de nitrure de silicium B comprend trois zones successives : une zone 1 sous la forme d'une bande étroite de largeur constante 12r une zone 2 sous la forme d'un pavé de largeur constante 12 supérieure à l et une zone 3 qui relie les zones 1 et 2 et dont la largeur s'élargit continument de la zone 1 à la zone 2. Une première extrémité de la bande de nitrure (extrémité de la bande de nitrure du côté de la zone 1) est située à l'extérieur de la cuve K, la deuxième extrémité (extrémité de la bande de nitrure du côté de la zone 2) étant située dans la zone qui délimite la cuve K et la zone de travail Z. L'épaisseur de la bande de nitrure peut être égale, par exemple, à 200nm et la largeur 12 de la zone 1 peut être égale, par exemple, à 500nm, la largeur 12 de la zone 2 étant alors comprise entre 5 et 20 }gym, de préférence égale à 10 }gym. La zone tampon Zt est la partie de la cuve K dont le fond est constitué par la zone 2 de la bande de nitrure B. La zone de travail Z est placée au-delà de la zone 2 et le réservoir R est placé a proximité de la première extrémité de la bande de nitrure. La cuve K a préférentiellement une hauteur et une largeur plus importantes dans le réservoir R que dans les parties T et Zt qui relient la zone de travail et le réservoir. La largeur de la cuve K, dans la zone de transport T, est préférentiellement sensiblement égale à la largeur de la zone 12 de la zone 2. 10 Les moyens optiques M1 comprennent un objectif 01 qui focalise un faisceau laser F1 dans la bande de nitrure B qui constitue un guide d'onde pour la lumière. La longueur d'onde du faisceau F1 est, par exemple, égale à 1064nm et la puissance guidée est, par exemple, égale à 40mW. Sous l'action de forces optiques dites forces de gradient , le guide d'onde attire vers lui les nano-objets présents dans le réservoir R. De façon connue en soi, la présence de lumière dans le guide d'onde conduit à l'apparition d'une onde évanescente à la surface du guide d'onde. Cette onde évanescente conduit les nano-objets attirés par les forces de gradients à se déplacer le long du guide d'onde qui constitue alors une zone de transport T pour les nano-objets. Le couplage du faisceau laser F1 dans le guide d'onde peut s'effectuer de différentes manières et, notamment, par la tranche de la couche de nitrure, comme cela est représenté sur les figures 2A et 2B. Il est également possible d'exciter directement le guide d'onde via un milieu actif, par exemple un milieu de type boîtes quantiques . La zone tampon Zt interrompt le guide d'onde optique. Les nano-objets qui parviennent dans la zone tampon Zt sont stockés dans cette zone en attendant qu'une pince optique vienne les déplacer. La zone tampon Zt ne doit pas induire d'onde réfléchie dans le guide optique, laquelle onde réfléchie provoquerait l'établissement d'un état stationnaire qui perturberait le déplacement des nano-objets le long du guide. C'est à cette fin que la zone 3 de la bande de nitrure 11 s'élargit continument entre les zones 1 et 2, constituant une transition adiabatique ( taper en langue anglaise) qui assure une adaptation progressive des modes de propagation entre les zones 1 et 2. Les zones 2 et 3 du guide d'onde optique constituent ainsi une zone d'extrémité du guide dont les dimensions sont adaptées pour qu'une onde optique qui se propage dans la zone 1, à partir de la première extrémité du guide, ne soit pas réfléchie. Les moyens optiques M2 qui assurent le transfert des nano-objets de la zone tampon Zt vers la zone de travail Z comprennent un objectif 02 qui focalise un faisceau laser F2. Le faisceau laser F2 focalisé par l'objectif 02 crée, dans la zone tampon, une pince optique qui piège les nano-objets. La pince optique est ensuite déplacée vers la zone de travail afin d'y amener les nano-objets qui ont été piégés. Les moyens optiques M2 qui créent le faisceau laser F2 peuvent être les mêmes que les moyens optiques M1 qui créent le faisceau laser F1. Dans ce cas, les moyens optiques restent au niveau du réservoir R jusqu'à temps qu'un nano-objet dont ils provoquent le déplacement arrive dans la zone tampon Zt. Ils sont ensuite déplacés vers la zone tampon Zt où ils sont utilisés dans une configuration conduisant à la formation d'une pince optique apte à opérer un transfert des nano-objets de la zone tampon Zt vers la zone de travail Z. La figure 3 représente un schéma de principe d'un système de dispense de l'invention qui utilise une pluralité de systèmes de dispense élémentaires tels que ceux représentés en figure 1. Les différents systèmes 12 de dispense élémentaires partagent une même zone de travail Z et sont distribués autour de cette zone de travail. Chaque système de dispense élémentaire comprend un réservoir Ri, une zone de transport Ti et une zone tampon Zti. Les moyens optiques des différents systèmes de dispense peuvent être ou non partagés par plusieurs systèmes de dispense élémentaires. Avantageusement, un ou plusieurs systèmes de dispense élémentaires peuvent fonctionner d'une façon inverse à celle décrite en référence à la figure 1. La lumière est alors injectée dans une zone tampon Zti et se propage vers le réservoir Ri. Une pince optique dépose alors des nano-objets provenant de la zone de travail Z dans la zone tampon Zti. Les nano-objets déposés dans la zone tampon Zti sont alors transportés par la lumière qui se propage dans le guide d'onde en direction du réservoir Rj. Les nano-objets qui arrivent dans le réservoir Rj peuvent être, par exemple, jetés ou réutilisés. The dispensing system is formed on a layer of silica (SiO 2) deposited on a silicon substrate (Si) 6. The bottom of the tank K is constituted by the silica layer 5 on which is deposited a silicon nitride strip (Si3N4) B. The silicon nitride band B constitutes an optical waveguide. The thickness of the silica layer may be equal, for example, to 2 μm. The walls 4 of the tank K other than the bottom are made, for example, of polydimethylsiloxane (PDMS). The silicon nitride band B comprises three successive zones: an area 1 in the form of a narrow band of constant width 12r an area 2 in the form of a block of constant width 12 greater than 1 and an area 3 which connects zones 1 and 2 and whose width widens continuously from zone 1 to zone 2. A first end of the nitride strip (end of the nitride strip on the side of zone 1) is located on the outside of the tank K, the second end (end of the nitride band on the side of the zone 2) being located in the zone which delimits the tank K and the working zone Z. The thickness of the nitride band may be equal for example, at 200 nm and the width 12 of the zone 1 may be equal, for example, to 500 nm, the width 12 of the zone 2 then being between 5 and 20 μm, preferably equal to 10 μm. The buffer zone Zt is the part of the tank K whose bottom consists of the zone 2 of the nitride band B. The working zone Z is placed beyond the zone 2 and the reservoir R is placed close to the first end of the nitride strip. The tank K preferably has a greater height and width in the tank R than in the parts T and Zt which connect the working area and the tank. The width of the tank K, in the transport zone T, is preferably substantially equal to the width of the zone 12 of the zone 2. The optical means M1 comprise an objective 01 which focuses a laser beam F1 in the nitride band B which constitutes a waveguide for the light. The wavelength of the beam F1 is, for example, equal to 1064 nm and the guided power is, for example, equal to 40 mW. Under the action of optical forces called gradient forces, the waveguide attracts the nano-objects present in the reservoir R. In a manner known per se, the presence of light in the waveguide leads to the appearance of an evanescent wave on the surface of the waveguide. This evanescent wave causes the nano-objects attracted by the gradient forces to move along the waveguide which then constitutes a transport zone T for the nano-objects. The coupling of the laser beam F1 in the waveguide can be effected in different ways and, in particular, by the edge of the nitride layer, as shown in FIGS. 2A and 2B. It is also possible to directly excite the waveguide via an active medium, for example a quantum-box type medium. The buffer zone Zt interrupts the optical waveguide. Nano-objects that reach the Zt buffer zone are stored in this zone until an optical clip comes to move them. The buffer zone Zt must not induce a reflected wave in the optical waveguide, which reflected wave would cause the establishment of a stationary state that would disrupt the movement of nano-objects along the guide. It is for this purpose that the zone 3 of the nitride band 11 widens continuously between zones 1 and 2, constituting an adiabatic transition (typing in English) which ensures a gradual adaptation of the modes of propagation between the zones 1 and 2. Zones 2 and 3 of the optical waveguide thus constitute an end zone of the guide whose dimensions are adapted so that an optical wave propagating in zone 1, from the first end of the guide , do not be thoughtful. The optical means M2 which transfer the nano-objects from the buffer zone Zt to the work zone Z comprise an objective O2 which focuses a laser beam F2. The laser beam F2 focused by the lens 02 creates, in the buffer zone, an optical clip that traps the nano-objects. The optical clip is then moved to the work area to bring the nano-objects that have been trapped there. The optical means M2 which create the laser beam F2 may be the same as the optical means M1 which create the laser beam F1. In this case, the optical means remain at the level of the reservoir R until a nano-object from which they cause the displacement arrives in the buffer zone Zt. They are then moved to the buffer zone Zt where they are used in a configuration leading to the formation of an optical clamp capable of transferring the nano-objects from the buffer zone Zt to the working zone Z. FIG. a block diagram of a dispensing system of the invention that uses a plurality of elementary dispensing systems such as those shown in FIG. 1. The different elementary dispensing systems 12 share the same work zone Z and are distributed around this area of work. Each elementary dispensing system comprises a reservoir Ri, a transport zone Ti and a buffer zone Zti. The optical means of the different dispensing systems may or may not be shared by several elementary dispensing systems. Advantageously, one or more elementary dispensing systems can operate in an inverse manner to that described with reference to FIG. 1. The light is then injected into a buffer zone Zti and propagates towards the reservoir Ri. An optical clip then deposits nano-objects from the work zone Z into the buffer zone Zti. The nano-objects deposited in the buffer zone Zti are then transported by the light which propagates in the waveguide towards the reservoir Rj. Nano-objects that arrive in the reservoir Rj can be, for example, discarded or reused.

Les zones tampon peuvent faire l'objet d'une imagerie permettant de reconnaître leur état d'encombrement. A cette fin, le système de dispense peut comporter une ou plusieurs caméras CCD qui visualisent le contenu des zones tampons. Si une zone tampon comporte trop de nano-objets, le transport peut-être arrêté en coupant le faisceau laser qui se propage dans le guide d'onde. Plutôt que d'arrêter le transport des nano-objets, il est également possible de réduire le débit de ceux-ci en diminuant la puissance injectée dans le guide, ce qui diminue la force induite par la 13 pression de radiation et donc, la vitesse de déplacement des nano-objets. Pour des raisons de commodité, dans la description ci-dessus, le terme nano-objet est utilisé pour désigner, de façon générale, un objet ou une particule susceptible d'être déplacé à l'aide du système de dispense de l'invention. Le terme nano-objet ne doit bien sûr pas s'entendre comme un objet dont les dimensions sont exclusivement de l'ordre de quelques nanomètres. Le tableau ci-dessous résume, à titre d'exemples non limitatifs, les nano-objets ou particules susceptibles d'être déplacés par un système de dispense de l'invention. The buffer zones can be imagined to recognize their congestion state. For this purpose, the dispensing system may include one or more CCD cameras which display the contents of the buffer zones. If a buffer zone has too many nano-objects, the transport can be stopped by cutting the laser beam propagating in the waveguide. Rather than stopping the transport of nano-objects, it is also possible to reduce the flow thereof by decreasing the power injected into the guide, which reduces the force induced by the radiation pressure and therefore the speed. of moving nano-objects. For the sake of convenience, in the above description, the term nano-object is used to refer generally to an object or particle that can be moved using the dispensing system of the invention. The term nano-object must of course not be understood as an object whose dimensions are exclusively of the order of a few nanometers. The table below summarizes, by way of nonlimiting examples, the nano-objects or particles that can be moved by a dispensing system of the invention.

OBJETS Dimensions (matériau) Billes diélectriques 5nm à 5pm de diamètre (SiO2, Ta2O5, ZnO, Latex, TiO2, Al2O3) Billes ou ellipsoïdes métalliques 5nm à 5pm de diamètre ou de (Or, Ag, Cu, Al) grand axe 1 à 100nm de diamètre de Systèmes à nanobille métallique et bille et 20 à 500nm coquille diélectrique d'épaisseur de coquille diélectrique Nanocristaux semi-conducteurs 5 à 100nm de nanocristal avec coquille diélec- trique de 0 à 20nm (ZnS/CdSe, InSb, Ge) Nanofils diélectriques ou semi- 5nm à 500nm de diamètre conducteurs de fil et 100nm à 10pm (Si, ZnO, GaN, SiO2) de longueur Macromolécules (ADN, ARN, protéines) 5 nm à 5pm de longueur de la chaîne moléculaire Cellules (levures, globules rouges, 500 nm à 10 }gym de lymphocytes...) diamètre OBJECTS Dimensions (material) Dielectric balls 5nm to 5pm in diameter (SiO2, Ta2O5, ZnO, Latex, TiO2, Al2O3) Balls or metal ellipsoids 5nm to 5pm in diameter or (Gold, Ag, Cu, Al) major axis 1 to 100nm Diameter of metal nanoballic systems and ball and 20 to 500nm dielectric shell thickness of dielectric shell Nanocrystals semiconductors 5 to 100nm nanocrystal with dielectric shell from 0 to 20nm (ZnS / CdSe, InSb, Ge) Dielectric nanowires or half-5nm to 500nm diameter wire conductors and 100nm to 10pm (Si, ZnO, GaN, SiO2) length Macromolecules (DNA, RNA, proteins) 5nm to 5μm length of the molecular chain Cells (yeasts, red blood cells , 500 nm to 10} lymphocyte gym ...) diameter

Claims

REVENDICATIONS1. Nano-object dispensing system capable of transferring nano-objects in a working zone (Z) filled with a liquid (L), characterized in that it comprises: at least one tank (K) filled with a liquid identical to the liquid which fills the working zone (Z) and which communicates with the working zone; - an optical waveguide (B) formed on a wall of the vessel, the optical waveguide having a first end outside the tank and a second end, opposite the first end, substantially located in an area which delimits the tank and the working area, the optical waveguide having, on the side of the second end, an end zone (2, 3) whose dimensions are adapted so that an optical wave propagating in the optical waveguide from the first end is not reflected; first optical means (Ml) able to excite an optical wave in the optical waveguide at the first end of the guide, said optical wave being able to trap a nano-object present in the tank and to ensure a displacement of the nanoobject trapped on the surface of the optical waveguide to the end zone above a fraction of which the nano-object is substantially immobilized; and second optical means (M2) able to move in the working zone (Z) a nano-object 16 substantially immobilized above the fraction of the end zone.

2. The system of claim 1, wherein a portion of the tank located on the side of the first end of the waveguide has dimensions substantially greater than the dimensions of the rest of the tank so that said portion constitutes a reservoir ( R) for nano-objects.

The system of claim 1 or 2, wherein a plurality of vessels communicate with a single work area.

4. System according to one of claims 1 to 3, wherein the wall of the vessel consists of a silicon oxide layer and the waveguide consists of a silicon nitride strip deposited on the silicon oxide layer.

5. System according to one of claims 1 to 4, wherein the first optical means consist of a first laser source (S1) which emits a first laser beam and focusing means (01) of the first laser beam which concentrate. the first laser beam on the first end of the nitride layer.

6. System according to one of claims 1 to 5, wherein additional optical means create a local overcurrent of electromagnetic field in a part of the tank located above the end zone of the waveguide.

7. System according to any one of the preceding claims, wherein the second optical means consist of a second laser source (S2) which emits a second laser beam and second focusing means (02) which concentrate the second laser beam. to form an optical clamp in the liquid present above the end zone (2, 3).

8. System according to any one of the preceding claims, wherein the first optical means and the second optical means are the same optical means used sequentially.

9. System according to any one of the preceding claims, wherein imaging means (Img) visualize the nano-objects which are substantially immobilized above the fraction of the end zone.

10. A method of dispensing nano-objects in a work zone, characterized in that it comprises the following steps. excitation of an optical wave in an optical waveguide immersed in a liquid, under the effect of the optical wave excited in the optical waveguide, trapping and moving to the working zone 18 of a nano object present in the liquid which immerses the optical waveguide, immobilization of the nano-object moved to the working area over a fraction of an end zone of the optical waveguide, and transfer, using an optical clamp, the immobilized nanoobjet above the fraction of the end zone in the working area.