« Le térahertz suscite beaucoup d’enthousiasme car il faut tout inventer »

[Interview] Guilhem Gallot - CNRS

Chargé de recherche CNRS au laboratoire d'optique et biosciences de l'Ecole Polytechnique, Guilhem Gallot développe de nouveaux outils pour étudier les systèmes biologiques grâce au rayonnement térahertz. Responsable du groupe Téranaute, c’est un observateur privilégié d’un secteur en pleine évolution.

Chargé de recherche CNRS au laboratoire d’optique et biosciences de l’Ecole Polytechnique, Guilhem Gallot développe de nouveaux outils pour étudier les systèmes biologiques grâce au rayonnement térahertz. Responsable du réseau Téranaute, c’est un observateur privilégié d’un secteur en pleine évolution.

Techniques de l’ingénieur : Pourquoi s’intéresse-t-on au térahertz en ce moment ?

Guilhem Gallot : On a progressé technologiquement et on commence donc à disposer de sources et de détecteurs. Techniquement, cela a été très difficile. Les techniques des micro-ondes et des hyperfréquences donnent des rendements très mauvais dans cette gamme de fréquences et l’optique ne fonctionne pas. Depuis une quinzaine d’années, des outils ont émergé, mais ils restent encore principalement destinés aux laboratoires. C’est un domaine qui suscite beaucoup d’enthousiasme en ce moment car il faut tout inventer. Par ailleurs, les applications dans le domaine de la sécurité ont tendance à tirer le secteur.

Quelles sont les applications dans ce domaine ?

A la limite du térahertz (100 gigahertz), les scanners corporels dans les aéroports se développent. L’eau du corps absorbe le rayonnement et les vêtements sont pratiquement transparents, les objets apparaissent donc visibles. Cela permet par exemple de voir une arme. En spectroscopie, on peut détecter à distance des toxines ou des explosifs. Un centre de tri postal à Tokyo utilise le térahertz dans ce but.

Plus largement, quelles sont les applications du térahertz ?

En physique fondamentale, ce qui est fait dans les micro-ondes et les ondes visibles peut se faire dans le térahertz. On peut notamment effectuer de la spectroscopie sur un grand nombre de systèmes, des protéines par exemple. Cela intéresse la physique, la physico-chimie et même la biologie. Cela reste pour l’instant surtout cantonné au domaine académique, à part l’exemple du tri postal de Tokyo. Beaucoup de recherches sont en cours sur ce type de procédés.Des fabricants de lasers commencent à commercialiser des sources pour la spectroscopie. Ils sont principalement vendus à des laboratoires mais ce sont des systèmes clés en main qui n’intéressent pas uniquement les laboratoires de physique ou de chimie. Ces spectroscopes térahertz commencent à se démocratiser.En astronomie, on cherche à construire des détecteurs embarqués dans des satellites pour étudier la cartographie du ciel et le rayonnement cosmique. C’est aussi un grand sujet de recherche.Beaucoup de travaux de recherche concernent le domaine médical. Par exemple, un système est testé au Royaume-Uni pour le diagnostic du cancer de la peau. Les cellules saines de la peau n’absorbent pas de la même façon les rayonnements que les cellules cancéreuses qui contiennent plus d’eau. Dans le secteur des télécoms, les ondes térahertz peuvent augmenter les capacités de communication. Des systèmes mélangeant térahertz et optique sont mis au point pour la fibre optique. Quelques papiers importants sont parus sur ce sujet. C’est peut-être ce qui permettra un passage à une industrialisation. Nous sommes à la recherche d’une application qui pousse les grands groupes à fabriquer du matériel. C’est encore une période de transition pour le térahertz.

Ci-dessus : Détection d’imperfections de la dent ex vivo, 13x9mm – © CPMOH -P. Mounaix & E. Abraham

Les ondes térahertz sont-elles nocives ?

Nous n’avons pas encore beaucoup d’informations sur la nocivité. L’énergie du photon est comparable à ce que l’on reçoit par rayon thermique dans une pièce à 20 °C. De plus, il n’y a pas de nocivité intrinsèque du photon. L’effet d’échauffement est très faible pour des sources conventionnelles. Par rapport aux rayons X, c’est complètement différent. Ce serait une bonne chose que des études systématiques soient faites pour confirmer cela, même si je suis très optimiste sur les résultats.

Sur quels sujets de recherche travaillez-vous au CNRS ?

Je travaille notamment sur la microscopie liée au rayonnement térahertz. Si on rajoute des ions (potassium, sodium), cela modifie la façon dont l’eau absorbe le rayonnement, ce qui permet d’étudier les neurones. En effet, la transmission de l’information nerveuse se fait à l’aide de concentrations localisées en ions, les axones étant constitués notamment de potassium et de sodium. On peut donc observer au microscope térahertz sans colorants ni électrodes. Cela peut contribuer à valider un modèle lié à l’IRM fonctionnel.

Vous êtes actif au sein du réseau Téranaute. De quoi s’agit-il ?

Téranaute est un groupe au sein de l’association Armir, qui réunit huit réseaux ayant des thématiques différentes. Le but d’Armir est de favoriser les partenariats entre les entreprises et les laboratoires de recherche. L’association existe depuis une vingtaine d’années, mais le groupe Téranaute s’est ouvert il y a un an. Téranaute avait au départ été lancé il y a cinq ans au sein d’Ecrin (association d’interface recherche / entreprise), fondée par le CNRS et le CEA.

Qui sont les membres de Téranaute ?

Des universitaires qui s’intéressent au térahertz, des chercheurs du CNRS ou encore des entreprises, principalement de grands industriels comme Airbus. Certains réalisent des recherches comme Thales, d’autres font de la veille technologique comme la DGA. Propos recueillis par Corentine Gasquet ParcoursGuilhem Gallot travaille au CNRS depuis 1999, tout d’abord dans le domaine de la physico-chimie ultra-rapide, puis depuis 2005 sur la spectroscopie et l’imagerie térahertz. Il développe de nouveaux outils pour étudier les systèmes biologiques grâce au rayonnement térahertz. En particulier, un nouveau type de microscope basé sur l’absorption sélective des ions en solution a été découvert pour l’étude des neurones. Il est également responsable du groupe Téranaute au sein de l’association Armir.

Sommaire cahier térahertz

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