La biophotonique et ses applications

Joignez-vous à Photons Canada et aux présentateurs invités, le Dr David Lindell et le Dr Andrew Kirk, pour une discussion sur la biophotonique et ses applications.

*Veuillez noter que l’atelier se déroulera en anglais.

Les présentateurs

Andrew Kirk – Professeur, Département de génie électrique et informatique, Université McGill

Andrew Kirk est professeur au Département de génie électrique et informatique de l’Université McGill. Ses intérêts de recherche comprennent les biocapteurs optiques pour les diagnostics médicaux au point de service et la détection environnementale, et les dispositifs intégrés et nanophotoniques pour la détection et les communications. Il dirige le groupe Photonic Biosensors, qui développe des solutions rapides et peu coûteuses pour la santé et l’environnement.

David Lindell – Professeur adjoint, Département d’informatique, Université de Toronto

David Lindell est professeur adjoint au Département d’informatique de l’Université de Toronto. Ses recherches combinent l’optique, les plates-formes de capteurs émergentes, l’apprentissage automatique et les algorithmes basés sur la physique pour permettre de nouvelles capacités en informatique visuelle. Ses recherches ont un large éventail d’applications, notamment la navigation autonome, la réalité virtuelle et augmentée et la télédétection.

Abstraits

Andrew Kirk: « Comment la photonique peut-elle accélérer le diagnostique pour les maladies infectieuses ? »
La pandémie de covid19 a mis en évidence le rôle essentiel que les tests de diagnostic basés sur la réaction en chaîne par polymérase (PCR) peuvent jouer dans le contrôle des infections. Basée sur l’amplification sélective des acides nucléiques, la PCR est capable de détecter la présence d’une très faible concentration de molécules spécifiques d’ADN ou d’ARN (jusqu’à des molécules uniques dans certains cas). Depuis son invention il y a 40 ans, la PCR est devenue la procédure de diagnostique standard pour une grande variété d’infections et trouve également des applications dans de nombreux autres domaines tels que l’agriculture, la médecine légale, la foresterie et la santé environnementale. Le processus d’amplification par PCR nécessite que l’échantillon testé soit thermo-cyclé entre la température d’hybridation de l’ADN (environ 55°C) et la température de fusion (environ 95°C) pour de 30 à 40 fois. Les thermocycleurs PCR conventionnels utilisent des réchauffeurs et des refroidisseurs thermoélectriques pour accomplir cela, et par conséquent sont souvent encombrants et ont une consommation d’énergie élevée. En règle générale, ils nécessitent au moins 30 minutes (et jusqu’à une heure) pour fournir un résultat. Récemment, il y a eu un certain nombre d’innovations dans les méthodes pour réduire le temps d’obtention des résultats, et également pour réduire l’encombrement, le coût et les besoins en énergie des thermocycleurs PCR. Souvent, l’objectif de ces innovations est de transformer la PCR en un outil de diagnostic au point de service (POC). Cette conférence décrira certaines de ces approches, avec un accent particulier sur le thermocyclage utilisant le chauffage par laser de nanoparticules ou de films plasmoniques, mais en considérant également d’autres aspects, notamment la microfluidique et les facteurs biologiques. Il mettra également en évidence certains des défis importants qui subsistent dans la traduction de la PCR dans le domaine du POC.

David Lindell: « Imagerie passive à ultra-large bande par photon unique »
Pour la majorité des algorithmes de vision par ordinateur et des systèmes de caméras, une image peut être modélisée comme échantillonant une fonction continue représentant l’intensité variable dans le temps de la lumière incidente sur chaque pixel. Cependant, dans des scénarios d’imagerie extrêmes, tels que l’imagerie à haute vitesse ou dans l’obscurité quasi totale, ce modèle conventionnel tombe en panne. Dans ce régime, à la limite des photons, l’imagerie est un processus intrinsèquement discret basé sur des photons qui arrivent individuellement, de manière stochastique et asynchrone. Dans cet exposé, je décris une théorie qui relie les mesures des temps d’arrivée discrets des photons à un modèle d’intensité continue variable dans le temps pris en charge par la plupart des systèmes d’imagerie. De manière surprenante, une reconstruction continue du flux incident est possible même s’il varie par des ordres de grandeur plus rapidement que l’intervalle de temps entre les arrivées consécutives de photons. L’application expérimentale de cette théorie aux arrivées de photons capturés à l’aide de diodes à avalanche à photon unique permet d’enregistrer une vidéo ultra large bande, qui peut être lue plus tard à 30 Hz pour montrer les mouvements quotidiens, mais peut également être lue un milliard de fois plus lentement pour montrer la propagation de la lumière elle-même.

Quand

23 août 2023
13h30 – 15h00 HAE
Via Zoom

Gratuit pour les membres de Photons Canada / 30 $ pour les non-membres

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