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Solution physiologique

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Solution physiologique

Une solution physiologique est un liquide isotonique au sang, c’est-à-dire présentant la même osmolarité que les principaux fluides corporels, en particulier le sang humain, soit environ 300 mOsm/l. Une telle solution est également nommée liquide physiologique ou, improprement, sérum physiologique (en fait il ne s'agit pas d'un sérum car il ne provient pas directement du sang).
La solution est généralement composée d'eau distillée et de chlorure de sodium (NaCl) dilué à 9 pour 1 000 (c'est-à-dire une solution à 0,9 % de masse/volume de NaCl, soit 9 g L−1). Elle contient 154 mEq/l (soit 0,154 mol/L) de Na+ et de Cl-. La concentration du sérum sanguin étant de 6 g/l, les 3 g supplémentaires visent à compenser l'osmolarité des autres ions présents.
Certaines solutions physiologiques d'usage commun sont commercialement disponibles à diverses concentrations à des fins différentes.
Pour l'étude de certains organes ou préparations cellulaires (humains ou animaux), le liquide physiologique est plus complexe, contenant par exemple également du chlorure de potassium (KCl), chlorure de calcium (CaCl2), sulfate de magnésium (MgSO4). Il est alors commun de l'appeler « liquide de Ringer », en référence à Sydney Ringer, le premier scientifique à avoir utilisé une telle solution.
Utilisations:
Le liquide physiologique étant sans danger pour le corps, il est couramment utilisé à des fins médicales.
Il est disponible sans ordonnance en pharmacie ou en grande surface.
Conseils d'usage :
La solution physiologique ne doit pas être stockée à une température supérieure à 25 °C, et ne doit pas être refroidie.
Par ailleurs elle est à usage unique et doit être jetée après ouverture.

Cas d'utilisations :
Les solutions physiologiques sont utilisées à des fins médicales, notamment pour :
  • le remplissage vasculaire en perfusion intraveineuse ;
  • le nettoyage des plaies ou celui du nez (DRP ou irrigation nasale), des oreilles, et des yeux (notamment chez les bébés) afin de faciliter l'élimination des corps étrangers et d'éviter une surinfection ;
  • le rinçage des lentilles de contact ;
  • le nettoyage des yeux ayant été exposés aux gaz lacrymogènes1 ;
  • le maintien provisoire d'organes séparés du corps dans un état propice à l'observation, l'analyse ou la greffe ;
  • le remplissage des prothèses mammaires, afin qu'en cas de perforation le liquide soit sans danger pour le corps.
  • Dilutions en laboratoire.
Les besoins en solutions physiologiques intraveineuses dépassent les quarante millions d'unités par mois, fournis, aux États-Unis, par trois entreprises, avec, à plusieurs reprises, des problèmes de rupture de stocks ou d'approvisionnement
Solution de glucose
Une solution de glucose est un liquide contenant du glucose seul dilué en solution dans de l'eau distillée.
Usage médical :
Présentation :
En médecine la solution de glucose employée est un monohydrate de glucose à des concentrations variables allant de 2,5% à 50% de glucose. On parle de soluté hypotonique pour la solution à 2,5% de glucose, isotonique pour la solution à 5% et hypertonique au-delà .

les différents types de centrifugation :

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les différents types de centrifugation :

1.    Le coefficient de sédimentation
Lors d’une centrifugation, la vitesse de sédimentation d’une particule va être fonction de sa masse, de son volume et de la densité du solvant (ce qui détermine la poussée d’Archimède), de l’accélération à laquelle elle est soumise, mais également aux forces de frottement liées à son déplacement dans la solution, forces qui vont dépendre de la taille et de la forme de la particule. La vitesse de sédimentation fait donc intervenir de nombreuses variables, c’est pourquoi elle n’est pas calculée mais mesurée expérimentalement. On mesure donc un coefficient de sédimentation exprimé en Svedberg (S) qui correspond à 10-13 s. Plus la valeur est élevée, plus la vitesse de sédimentation est importante. Pratiquement, on mesure la vitesse de déplacement d’un front de migration de la particule étudiée.
2.    La centrifugation différentielle
Dans ce type de centrifugation, le principe est de séparer les différents constituants le plus souvent à l’aide de plusieurs cycles de centrifugation à accélération croissante. Dans une première centrifugation à faible accélération, les éléments les plus massifs vont sédimenter et former un culot au fond du tube. Tous les autres éléments (pour lesquels l’accélération a été trop faible pour contrebalancer les effets de l’agitation moléculaire, ou pour lesquels le temps de centrifugation a été trop court) vont rester dans la fraction liquide appelée alors surnageant. On récupère alors séparément le surnageant et le culot ce qui revient à avoir séparé les constituants qui les composent. Cette méthode est par exemple couramment utilisée pour récupérer les éléments figurés (les cellules) du sang qui sédimentent pour des accélérations très faibles (quelques dizaines de g).
Au besoin, on peut recommencer un second cycle de centrifugation avec le surnageant précédent, mais avec une accélération plus importante. Progressivement, on sépare ainsi les différents constituants en terminant par les éléments les plus petits et ayant le moins de différence de densité avec le solvant. Précisons que les fractions obtenues sont généralement loin d’être pures, d’autant que les échantillons initiaux sont souvent complexes (exemple du broyat total d’un tissu). L’intérêt est justement de pouvoir traiter des échantillons très complexes, et ce sur des volumes importants avec des rotors adaptés.
Le choix des accélérations dépend du matériel à traiter. Le plus souvent, il y a une phase de mise au point permettant d’adapter le protocole à partir des données de la littérature. Une fois mis au point, le protocole est utilisé dans un but préparatif. La figure 4 dresse une liste non exhaustive des constituants cellulaires et des valeurs d’accélération nécessaires pour les faire sédimenter.
Valeurs indicatives des conditions de sédimentation pour quelques constituants
Constituant cellulaire
Conditions de sédimentation
Noyau
10 minutes à 500 g
Mitochondries, lysosomes, peroxysomes
10 minutes à 5 000 g
Réticulum endoplasmique, appareil de Golgi
1 heure à 100 000 g
Ces valeurs peuvent varier en fonction du matériel utilisé, la composition des membranes pouvant en particulier modifier la densité des constituants. On constate que des constituants différents sédimentent approximativement dans les mêmes conditions. Pour pouvoir les séparer il faut d’autres méthodes, par exemple une centrifugation à l’équilibre sur gradient de saccharose (voir ci-dessous) qui permet de séparer les différents compartiments de l’appareil de Golgi (on parle plutôt de fractions enrichies).

3.    La centrifugation à l’équilibre
Exemple de gradient discontinu


L'échantillon a été représenté au sommet ce qui suppose qu'il soit moins dense que la première couche de solution de saccharose. Il arrive que l'on place l'échantillon au fond, au besoin en ayant au préalable augmenté sa densité en ajoutant du saccharose (par exemple).
Dans une centrifugation à l’équilibre, les différents constituants atteignent une position dont ils ne vont plus bouger, car étant en équilibre. Or l’équilibre est atteint lorsque la densité d’une particule est égale à la densité du solvant, ce qui entraîne que la force gravitationnelle est égale à la poussée d’Archimède. On va donc utiliser un solvant dont la densité va varier en fonction de la position dans le tube, permettant aux différents constituants de rejoindre la zone de densité équivalente à la sienne : on parle de gradient. Pour obtenir des solutions de densités différentes, la méthode la plus classique est d’utiliser des solutions de concentration croissante en saccharose, mais on utilise aussi du chlorure de césium. D’autres molécules sont aussi utilisées mais beaucoup plus marginalement.

Exemple de gradient continu


Le gradient peut être linéaire, mais aussi exponentiel ou logarithmique, selon les besoins. On le coule en faisant varier en continu le débit de deux pompes qui mélangent deux solutions, l'une à 10% et l'autre à 60% de saccharose, dans le cas présent.
Il existe deux types de gradients : discontinus et continus. Dans les deux cas la vitesse de sédimentation ne doit pas intervenir. Il est donc nécessaire de laisser le temps aux particules d’atteindre leur position d’équilibre, ce qui implique des temps de centrifugation assez longs. Bien entendu, les particules les moins denses peuvent se retrouver au sommet du tube (particules moins denses que la solution la plus haute) et les particules les plus denses peuvent former un culot (particules plus denses que la solution la plus basse). Le contenu du tube peut être récupéré par fractions successives, souvent du bas vers le haut, pour utilisation et/ou analyse ultérieure.
  • Les gradients discontinus sont constitués d’un empilement de solutions de moins en moins dense (voir Fig. 5). Les différents éléments s’accumulent aux interfaces entre les solutions de densité différentes. Au-dessus, leur densité étant plus élevée, ils migrent vers le bas, et au-dessous, leur densité étant plus faible, ils migrent vers le haut. Il arrive de limiter le gradient à deux densités seulement avec une solution inférieure très dense. On peut alors utiliser ce gradient minimaliste pour une centrifugation différentielle. La différence est qu’au lieu de former un culot, les éléments les plus denses resteront en phase liquide. Cette méthode est donc beaucoup plus douce que la formation d’un culot (qui impose entre autre de resolubiliser) c’est pourquoi on parle de « coussin ».
  • Les gradients continus pour lesquels la variation de densité est continue (comme leur nom l’indique ; voir Fig. 6). Les différents constituants vont alors migrer jusqu’à atteindre le point précis où leur densité est égale à celle du solvant, formant des bandes parfois visibles à l’œil nu (diffusion de la lumière).
l'importance du phénomène de sédimentation dans l'analyse moléculaire :
l'influence du temps sur la centrifugation
Le processus cinétique de sédimentation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits). le formulateur peut être intéressé par des méthodes d’accélération ou des outils de caractérisation plus sensible que l'observation visuelle (technique de diffusion de la lumière, acoustique...). Les mécanismes de séparation de phase sont provoqués par plusieurs phénomènes que l'on peut simplifier en deux catégories, la gravitation et la diffusion. Les méthodes thermiques consistant à stocker l'échantillon à une température supérieure à la température de stockage permettent d'augmenter les phénomènes de diffusion.La température ne doit pas excéder les températures critiques d’inversion de phase et de dégradations chimiques. L'élévation de la température permet également de simuler les conditions de stockage différents en fonction des saisons et lieu. Elle affecte la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. L'usage raisonné et éclairé de la centrifugation, de même que l'usage de la température requiert de rester en deçà des points critiques.
Force et accélération centrifuge  
La force centrifuge et le poids s'exerçant sur un objet de masse m sont deux forces qui sont proportionnelles à m, (selon le principe d'équivalence). Aussi, est-il souvent plus évocateur de considérer, non pas les forces F, mais les accélérations F/m.
L'accélération est une grandeur cinématique, dont l'unité SI est le mètre par seconde carrée, (m/s2).
On peut également utiliser le nombre de g, défini par le rapport entre l'accélération considérée et l'accélération de la pesanteur terrestre, laquelle est environ 9,81 m/s2.
En langage courant, le nombre de g est donc le dixième de la valeur de l'accélération exprimée en m/s2.


nanomatériaux

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1 - définition des nanomatériaux :


Un nanomatériau est un matériau (sous forme de poudre, aérosol ou quasi-gaz, suspension liquide, gel) possédant des propriétés particulières à cause de sa taille et structure nanométrique. Les nanomatériaux sont — au sens commun du terme — habituellement issus de la nanotechnologie, à la différence des nanoparticules qui peuvent être d'origine naturelle ou résulter de processus tels que le soudage, le fumage, le polissage. Le 18 octobre 2011, la Commission européenne publie ses recommandations relatives à la définition des nanomatériaux (recommandation 2011/696/UE)1 : « on entend par nanomatériau un matériau naturel, formé accidentellement ou manufacturé contenant des particules libres, sous forme d’agrégat ou sous forme d’agglomérat, dont au moins 50 % des particules, dans la répartition numérique par taille, présentent une ou plusieurs dimensions externes se situant entre 1 et 100 nm »

2 - Définition d'aéronautique :

L'aéronautique comporte les sciences et les techniques ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.
Les sciences aéronautiques comprennent en particulier l'aérodynamique, une branche de la mécanique des fluides ; les techniques sont celles qui concernent la construction des aéronefs, leur propulsion ainsi que les servitudes. Les entreprises associées à ces technologies sont dans la catégorie entreprise du secteur aéronautique.
Piloter un aéronef permet de le faire évoluer et de pratiquer une activité. Les activités principales sont liées à la composante aérienne des forces armées d'un pays, le transport aérien commercial ou à la pratique d'une activité de loisir ou de sport aérien. On y associe les organisations et les compagnies aériennes gérant ces activités.

3 - les nanomatériaux au service de l'aéronautique

Gros, très gros, encore plus gros. Tout est question de proportions dans l’industrie aéronautique. D’où la nécessité d‘être toujours plus innovant en utilisant notamment des alliages et de nouveaux matériaux pour rendre les avions toujours plus légers et toujours plus résistants.
“ À l’avenir quand vous regarderez par le hublot, les pâles du réacteur de votre avion pourraient bien ressembler à celles-ci, nous fait remarquer Paul McDowell, le correspondant d’euronews à Farnborough. Ces pales sont enduites d’un tout nouveau matériau composite. Une innovation petite par la taille, mais au potentiel énorme ! “
De fait, l’une des plus petites innovations dévoilées au Salon de Farnborough pourrait faire grand bruit. Ce tout petit bout de matériau très noir fait de milliers de nanotubes de carbone a été conçu par la société Surrey Nanosystems.
Tous les détails avec Steve Northam, le Directeur ‘Business Development’ de Surrey Nanosystems :
“ Il s’agit d’un revêtement qui absorbe la lumière. Il est fait de millions de nanotubes capables d’absorber 99.96 % de la lumière alentour. Ce type de nanomatériau est utilisé pour supprimer la lumière dans des systèmes sensibles, tels que les caméras infra-rouge, les satellites d’observation de la terre ou les détecteurs anti-missiles.
Il est important de réduire le niveau de lumière parasite afin d’avoir un bon rapport signal sur bruit. “
Reste à toutes ces entreprises innovantes à trouver les bons partenaires financiers pour continuer à développer leurs idées.

4 - Les Développement des nanomatériaux en aéronautique :

Dès ses débuts, la recherche dans l’industrie aéronautique a permis d’obtenir des matériaux aux propriétés ciblées, qui assurent un bon fonctionnement des aéronefs sur tout l’éventail opérationnel.
Les matériaux du transport aérien doivent respecter différents critères : résistance mécanique, résistance à la fatigue, élasticité, densité, résistance à la corrosion et, bien sûr, des prix compétitifs.
L’industrie aéronautique et spatiale est un environnement où la recherche et l’utilisation de nouveaux matériaux jouent un rôle primordial. Il reste encore beaucoup à faire pour optimiser leur utilisation, en particulier en ce qui concerne l’introduction des nanomatériaux dans la construction des aéronefs.
Un bon indicateur de l’adéquation d’un matériau aéronautique est le rapport résistance mécanique/densité (la résistance spécifique), dont les valeurs doivent être élevées.
Il faut tenir compte du fait que ces propriétés doivent se maintenir, quelles que soient les conditions opératoires de l’avion : sur la piste d’un aéroport, où les températures peuvent atteindre 40 °C en été, en conditions d’humidité élevées, ou bien en cours de vol, à une altitude proche des 11 000 mètres, où la température chute à -50 °C.
Il convient aussi de prendre en compte que pendant leur fonctionnement, les éléments structurels sont soumis à des modifications radicales dans la distribution des charges. Au niveau de l’encastrement des ailes, par exemple, les zones de traction et de compression s’inversent : à terre, il « soutient » les ailes ; en cours de vol, il « soutient » le fuselage du fait de la portance engendrée par les ailes.
Il faut également prendre en compte les vibrations auxquelles l’avion est soumis. Le problème est apparu dès les premiers vols réguliers, car les matériaux utilisés n’avaient pas été choisis en fonction de leur résistance à la fatigue et certains avions ont présenté de nombreux problèmes après des années de bon fonctionnement.
Avec l’évolution des matériaux au sein de ce secteur, la recherche s’est concentrée sur deux points : l’augmentation de leur résistance spécifique et l’amélioration de la faisabilité de la fabrication des aéronefs et de leurs composants.
Les premiers modèles de l’histoire de l’aviation étaient en bois et tissu : le bois assurait la fonction structurelle et le tissu constituait le moyen de portance. Bien que leur densité soit faible, certains bois sont assez résistants ; cependant, ce matériau est affecté par l’action biologique et réagit négativement à l’humidité.
Le métal a rapidement été utilisé pour la structure de l’aéronef, plus particulièrement l’acier, mis de côté cependant à cause de sa faible résistance à la corrosion et au couple galvanique qu’il forme en présence d’aluminium. Aujourd’hui, son utilisation dans l’aéronautique ne concerne que quelques pièces très spécialisées, comme le train d’atterrissage et certaines ferrures.
L’aluminium a donc été privilégié. À l’état pur, ses propriétés mécaniques ne sont pas optimales et, jusqu’à il y a quelques années, il s’agissait d’un métal très cher. Mais les avancées dans son processus d’acquisition et dans l’utilisation de ses alliages en ont fait le matériau idéal pour l’aéronautique.
Actuellement, les alliages les plus importants dans l’industrie sont connus sous le nom de duralium. Ces alliages se caractérisent par une résistance spécifique supérieure à celle de l’acier et par d’autres propriétés améliorées en comparaison. Certains d’entre eux, à usage aéronautique, appartiennent à la série 2XXX, en aluminium-cuivre et à la série 7XXX, en aluminium-zinc et de nouveaux alliages voient le jour, comme l’aluminium-lithium.
Un autre avantage de l’aluminium est son comportement face à la corrosion : son oxyde, l’alumine, recouvre entièrement le métal de base et protège la surface en cas de passivation.
Sur certaines pièces de l’aéronef, comme le réacteur par exemple, il est nécessaire d’utiliser des alliages de bonne résistance thermique, en ayant recours à des alliages de titane. Sa densité est toujours inférieure à celle des aciers et supérieure à celle de l’aluminium. Sa résistance à la corrosion est élevée (et peut faire l’objet de passivation) et il conserve de bonnes propriétés mécaniques. Ses principaux inconvénients résident dans ses coûts élevés et la difficulté de son usinage. C’est la raison pour laquelle il ne s’applique qu’à certaines pièces du réacteur ou à des revêtements d’avions supersoniques, où les ondes de choc engendrent des températures élevées. Son alliage le plus utilisé est le Ti-6Al-4V.
Ces dernières années, les matériaux non métalliques ont pris de plus en plus d’importance dans la construction aéronautique, en particulier les matériaux composites, qui proviennent de l’association d’au moins deux matériaux différents, insolubles et séparables par action mécanique. L’un d’entre eux a une fonction de matrice et l’autre vient en renfort. Le premier se charge de la forme et de la cohésion du matériau composite et transmet les forces de compression, alors que le renfort améliore son comportement face aux autres charges mécaniques. Ceux que l’on retrouve le plus dans l’aéronautique sont ceux qui utilisent la fibre de carbone ou de verre en renfort.
Les matériaux composites sont de plus en plus présents et représentent désormais plus de 50 % des derniers modèles des grands fabricants d’aéronefs, comme l’A350 XWB d’Airbus et le B787 Dreamliner de Boeing.
De plus, ces matériaux autorisent une meilleure intégration des pièces, dès leur formage. C’est le cas par exemple pour la construction d’une seule pièce de la pointe arrière de l’A350 XWB. Cette stratégie permet de réduire les coûts en diminuant le nombre de transports, le nombre de montages ultérieurs et le poids ajouté par les raccords.
Un autre facteur relève de l’écologie, dans une industrie où l’engagement envers l’environnement est toujours plus présent. À cet égard, les prévisions futures des grands fabricants prévoient l’utilisation de composés écologiques et biopolymères, ce qui faciliterait leur recyclage.
Mais s’il existe une branche de la recherche dont la nouveauté est à souligner, c’est l’utilisation de nanomatériaux dans la construction d’aéronefs. Le but serait d’obtenir une amélioration structurelle et fonctionnelle, qui viendrait compléter une réduction du poids.
Les entreprises qui souhaitent atteindre et maintenir leur position de leaders s’engagent à continuer d’étudier de nouvelles solutions de rechange pour les années à venir. Dans ce domaine, certaines des avancées prévues par l’industrie se basent sur la recherche de matériaux autoréparables ou qui s’adaptent au passager.
Dans tous les cas, cela se fait au prix d’un investissement plus important, tant dans la conception initiale du produit que dans son procédé de fabrication. Les motivations qui sous-tendent cet investissement doivent se concentrer sur les améliorations qui en découleront, dans tous les aspects productifs mentionnés, ce qui permettra de développer une industrie plus efficace, plus moderne et plus propre.

la technique d’immunhistochimie

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la technique immunohistochimie                             

   Sommaire :

1)-Introduction 
2)-Définition de la technique d’immunhistochimie 
3)-Principe de la technique
4)-Préparation des anticorps  
5)-La méthodes de la technique
5.1)-Les techniques directes
5.2)-Les méthodes immunoenzymatique indirectes
6)-Les marquages
7)-Etude immunohistochimie sur cancer du sein 
7.1)-Définition de cancer du sein 
7.2.1)- détection des récepteurs hormonaux 
7.2.2)- lecture des lames après  immunohistochimie 
7.2.3)- résultats des RO ( récepteurs ostrogénique)
8)-Conclusion  


1)-Introduction :

L’histochimie est l’étude de la composition chimique des cellules, des divers tissus vivants (épithélium de revêtement, glandulaires, musculaires, conjonctifs et osseux, sang et lignées hématopoïétique ) et des réactions chimiques cellulaires et tissulaires au cours des processus métaboliques. L’histochimie regroupe de très nombreuses techniques qui peuvent caractériser les constituants de la cellule (métaux, enzymes, acides nucléiques, glucides, lipides, protéines, etc..).(d’après Marc Maillet et al ).
Nous avons plusieurs méthodes de l’histochimie :
·         Méthode non-spécifique :
ü  Acide Périodique-Schiff (APS).
ü  Test de feulgen.
ü  Incorporation de Précusseurs Radioactifs.
·         Méthode spécifique :
ü  Immunohistochimie(IHC).
ü  Hybridation in situ(HIS).
ü  Histoenzymatique.
Dans notre exposé nous avons voir la méthode spécifique d’immunohistochimie(IHC). (d’après moi).

2)-Définition de la technique d’immunhistochimie :


L’immunohistochimie est une technique associant l’immunologie et l’histochimie, elle permet de localiser et d’identifier des protéines.

Le domaine d’application est très vaste en anatomie et cytologie pathologie étudiant les tissus présentant des altérations lésionnelles. Cette technique apporte une aide au diagnostic en pathologie tumorale et nom tumorale, une aide à l’établissement du pronostic en pathologie tumorale. Elle est utilisée de façon journalière dans les laboratoires et connait un développement accru par l’apparition de méthodes de démasquage antigénique, la commercialisation de nombreux anticorps intéressant des domaines très variés et de systèmes d’amplification de plus en plus performants, permettant de révéler de beaucoup plus faibles quantités d’antigène et ce, après traitement classique des cellules ou tissus par fixation et inclusion en paraffine.
Cet important développement élargit le domaine de la recherche dans l’étude des mécanismes physiopathologiques des maladies en pathologie humaines et expérimentales.
Le schéma technique est le suivant :

3)-Principe de la technique :

Le but de l’immunohistochimie est de mettre en évidence certaines protéines cellulaires, qu’elles soient cytoplasmique. Membranaires ou nucléaires, spécifiques pour un type ou une fonction cellulaire, à l’aide d’une réaction antigène-anticorps, li complexe formé étant rendu visible, donc localisable, par un marqueur coloré.
Le réactif principal est un anticorps spécifique dirigé contre ce motif. Un traceur fixé directement ou indirectement sur l’anticorps permet de détecter la liaison entre l’anticorps et sa cible.

4)-Préparation des anticorps :    

Un anticorps spécifique de l’antigène (protéine) à étudier, est préparé par injection de cet antigène purifie à un animal appartenant à une autre espèce que celle dont on a extrait l’antigène injecté. l’animal traité développe une réaction immunologique: des macrophage phagocytent la protéine, la fragmentent en peptides et les exposent à leur surface grâce au CMH 2 (complexe majeur d’histocompatibilité de type 2). Les peptides sont présentés aux lymphocytes T activent ensuite les lymphocytes B qui se transforment en cellules productrices d’anticorps, les plasmocytes. L’anticorps ainsi obtenu se fixe sur la protéine qui est à l’origine de sa fabrication.( d’après Marc Maillet et al)

5)-La méthodes de la technique :

Il existe principalement deux méthodes concernant l’immunohistochimie et la détection d’antigènes au sein des tissus biologiques :

5.1)-Les techniques directes utilisent des anticorps couplée à la fluorescéine et sont employée surtout sur tissu congelés, pour le recherche de dépôts extra cellulaire.
Exemple : immunofluorescence sur une biopsie rénale congelée.
5.2)-Les méthodes immunoenzymatique indirectes, l’AC spécifique primaire et déposé sur le tissu, puis il est révélé par une 2éme AC couplé à une enzyme à la quelle on fournit             son substrat. Le produit coloré de la réaction enzymatique apparait au niveau du site des complexes Ag-Ac.
Exemple : immunohistochimie de l’insuline dans un ilot de langerhans (technique d’immunophoxydase sur tissu pancréatique fixé et déparaffiné.

7)-Etude immunohistochimie sur cancer du sein :


7.1)-Définition de cancer du sein :le cancer du sein est plus fréquent des cancers chez les femmes. on estime qu’une femme sur 11 sera touchée par ce cancer au cours de sa vie. trés rarement, le cancer du sein peut toucher aussi les hommes (1% des cas).
On distingue plusieurs types de cancers du sein. parmi les deux plus fréquent : le cancer non invasif qui se forme à l’intérieur des canaux de loctation du sein et cancer invasif qui touche les tissus autour de ces canaux. Ce dernier a plus de risque de s’étendre dans le sein et à d’autre organes s’il n’est pas pris en charge rapidement. Dans tous les cas, dépisté tôt, le cancer du sein se soigne très bien et il n’est forcément nécessaire d’enlever tout le sein atteint.
7.2.1)- détection des récepteurs hormonaux :
 des coupes de tissus tumoraux sont étalées sur des lames prétraitées pour une adhésion maximale du tissu au support, puis incubées pendant 60 min à 58 C° et pendant une nuit à 37 C°. le reste de la paraffine est éliminé par deux passages dans les bains de toluène (5min chacun) . les lames sont ensuite plongées dans trois bains  d’alcool à concentration décroissances(5min chacun) et réhydratées par un rinçage à l’eau courante(10min).l’inhibition des peroxydases endogènes est obtenue après incubation des coupes  histologique avec une solution de peroxyde d’hydrogène à 0.4% pendant 15 min ; puis un démasquage antigénique est réalisé en portant à ébullition les coupes histologique dans une solution de tampon citrate(PH=6) pendant 5 min. Après refroidissent, les coupes sont trempées dans une solution de PBS(phosphate buffered saline) pendant 5min, puis elles sont incubées pendant 15min avec la protéine bloquante, ensuite pendant 1h20min avec l’anticorps primaire.après rinçage au PBS, l’anticorps secondaire biotinylé est appliqué d’abord pendant 20 min puis le complexe de peroxydase-streptavidine est appliqué pendant 20min avec rinçage au PBS entre les deux applications(5min chacun).pour révéler la réaction immunohistochimie l’échantillon est recouvert pendant exactement 10min d’un réactif de coloration préparé extemporanément en mélangeant 2 gouttes de chromogène à5 ml d’amino-éthyle-carbazole (AEC).après rinçage a l’eau courante(10min), les lames sont incubées dans un bain d’hématoxyline pendant 1min30s, rincées à l’eau puis passées rapidement dans du carbonate de lithium saturé avant rinçage à l’eau distillée. Enfin, montage des coupes entre lame et lamelle en utilisant un milieu aqueux spécifique à l’AEC.
7.2.2)- lecture des lames après  immunohistochimie :
Les récepteurs aux œstrogènes et la progestérone sont considérés positifs lorsque plus de 10% des noyaux des cellules tumorales étaient marqués, quelle que soit l’intensité du marquage( Awada et al,2005 ;Doweseft et al ;2008).actuellement, le seuil fixé à 1% est introduit dans les recommandations nord-américaines(Hammond et al :2010).
7.2.3)- résultats des RO ( récepteurs ostrogénique) :
La figure 04 montre que 90.91% de la population ont un RO positif, alors que 9.09% de la population ont un RO négatif, on précise qu’un RO est positif lorsque plus de 10 % des noyaux des cellules tumorales sont marqués. L’aspect de ces noyaux est illustré par la figure 05 qui montre un exemple de résultat microscopique d’un cas RO positif. ces patientes ayant des récepteurs des œstrogènes pourront subir un traitement hormonal.

8)-Conclusion :

Les principaux avantages de cette technique sont sa sensibilité, sa spécificité, et la facilité de sa mise en œuvre. De plus, elle permet par une approche morphologie, de préciser la répartition des motifs d’intérêt dans un tissu et de localiser le signal dans les differents compartiments cellulaires.
L’observation est réalisée à l’aide d’un microscope optique conventionnel ou à épi fluorescence pour les traceurs fluorescents. elle peut être appliquée à des coupes de tissu fixé, à des cryocoupes, ou des préparations cellulaires de diverse nature.
La coloration obtenue est stable, permettant archivage et études rétrospectives la qualité du signal obtenu est généralement meilleure à partir de tissu fixé cependant la plupart des fixateurs comportent un risque de modification, de marquage ou d’altération de l’épitope d’intérêt.

                                    Les références bibliographiques:


Marc Maillet, Michel Lemullois, christiane Maillet, 2006.biologie cellulaire.10ème éd .,paris.
M.BENTAHAR MC; cours Méthodes d’études de la cellule ; méthodes d’analyse cytochimique 2 ,physiopathologie cellulaire, biothérapies et innovation ;46p.pdf.
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Characteristics of a Photonic Bandgap Single Defect Microcavity Electroluminescent Device

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Characteristics of a Photonic Bandgap Single Defect Microcavity Electroluminescent Device



Abstract—A microcavity surface-emitting coherent electrolumi- nescent device operating at room temperature under pulsed cur- rent injection is described. The microcavity is formed by a single defect in the center of a 2-D photonic crystal consisting of a GaAs- based heterostructure. The gain region consists of two 70- Å com- pressively strained In)   15 Ga)  85 As quantum wells, which exhibit a spontaneous emission peak at 940 nm. The maximum measured output power from a single device is 14.4 W. The near-field image of the output resembles the calculated TE mode distribution in a single defect microcavity. The measured far-field pattern indicates the predicted directionality of a microcavity light source. The light- current characteristics of the device exhibit a gradual turn-on, or a soft threshold, typical of single- or few-mode microcavity devices. Analysis of the characteristics with the carrier and photon rate equations yields a spontaneous emission factor       0 06.
Index Terms—Defect mode, microcavity, photonic bandgap, sur- face emitting.


 

INTRODUCTION


IT IS NOW well known that spontaneous emission is not an intrinsic atomic property. It can be modified by tailoring the electromagnetic environment that the atom can radiate into. This was first realized by Purcell [1], who noted that the spontaneous emission rate can be enhanced for an atom placed inside a cavity with one of its modes resonant with the transition under consid- eration, and by Kleppner [2], who discussed the opposite case
of inhibited spontaneous emission.
In bulk material, or in a large cavity, the photon density of states is a monotonic function and spontaneous emission occurs into a large number of states, which occupy a spectral region much larger than the spontaneous emission linewidth. In a con- ventional laser made of such materials, most of the spontaneous emission is lost to free space as radiation modes and only a small fraction couples to the resonant mode of the cavity formed by the mirrors. Therefore, significant stimulated emission output can only be obtained when the input power crosses a threshold to overcome the free-space loss. In a wavelength-sized micro- cavity [3]–[5], formed by 1-, 2-, or 3-D photon-mode confine- ment, the photon-mode density develops singularities, just as in the case of carrier confinement. In this case, a single spectrally distinct mode, determined by the microcavity dimensions, can receive most or all of the spontaneous emission.
By applying Fermi’s golden rule, it has been shown that the rate of spontaneous emission is enhanced in such a microcavity, due to the change in the mode density [4]. The spatial profile of the spontaneous emission in the cavity plane has also been cal- culated, and it has been shown that the profile can become ver- tically collimated. This is easily seen in a planar microcavity, with confinement in one direction, but has also been theoreti- cally shown in a wavelength sized microcavity created by lateral confinement and without high-reflectivity mirrors in the direc- tion of the guided modes [6], [7].
The most appealing technique to realize a true photonic microcavity is to use a dielectric photonic crystal, realized with a periodic modulation of the  dielectric  constant  [8],  [9]. As lightwave scatters within a material with a periodic variation in the dielectric  constant,  destructive  interference of certain frequencies, depending on geometry and index variation, produces a photonic bandgap (PBG) [10]. Photons whose energies lie within the gap cannot propagate through the structure. However, a point defect—a missing period or phase slip—in the structure will locally trap photons and create a microcavity [11]–[19]. All the photons  corresponding  to the wavelength of the defect, generated by recombination in the PBG crystal or otherwise, will be funneled into the single resonant mode of the defect and this mode can propagate in the crystal. Such a single-mode microcavity light-emitting diode, with a spontaneous emission factor          , can also be viewed as a thresholdless laser. However, there are important differences. In a microcavity, or defect, there is feedback of the dominant mode in all directions. Also, unlike a laser, in which the output is a result of mode competition and gain saturation, in a true microcavity there is only one mode that is emitted. The resonant defect mode is highly localized around the defect and can either propogate in the plane of the PBG crystal by tunneling, or leak out in the vertical direction. Lasing with optical pumping from a microcavity formed by a single defect in the center of a disc-shaped photonic  crystal  has been demonstrated [18], [19] and we have recently reported room-temperature operation of a PBG microcavity surface emitting electroluminescent device [20]. Photon confinement and the modal properties of a PBG-based microcavity are quite similar to those of a reflector-based microcavity. However, the former relies on multiple reflections from distributed scatterers, instead of the multiple reflections from localized mirrors in the latter, which selects only those modes having in-phase multiple reflections and rejects all other electromagnetic modes.

In this paper, we report the characteristics of a GaAs-based single defect PBG electroluminescent device in detail. The 
Fig. 1. (a) Device heterostructure grown by MOVPE on n GaAs substrate with two 70 ·A In       Ga       As–GaAs quantum wells in a .\-cavity.
(b) Room-temperature PL spectra for an as-grown sample (dotted line) and for the 2-D PBG crystal without defect (solid line). Note that the suppression ratio is at least 20 dB for the PL intensity in the latter case.

single defect in a 2-D photonic crystal, formed of semicon- ductor  heterostructures  containing  In  Ga  As–GaAs quantum wells, forms the microcavity. In particular, the light- current ( - ) characteristics are very different from conven- tional lasers, or even microcavity VCSELs. Data from the device also indicate that light emission truly occurs from the microcavity formed by the defect and not from the rest of the 2-D PBG. The device is, at best, a “few mode” LED. The concept of a threshold current, therefore, cannot be strictly applied, and instead, we see a gradual turn-on, exactly as described by Yokoyama [3]. However, for simplicity, we will refer to the current at the turn-on point as a threshold, even though the device may not operate as a laser. In fact, we have analyzed this by the appropriate carrier and photon rate equa- tions and by taking into account the substantial nonradiative recombination at the air holes. Excellent agreement is obtained with experimental data. In what follows, the device design is described in Section II and device fabrication in Section III. The experimental results, together with analysis of the data are described in Section IV, followed by a discussion in Section V. The important results are summarized in Section VI.


DESIGN OF PBG CRYSTAL AND MICROCAVITY 

    Epitaxial growth and fabrication of the devices have been described by us elsewhere [20], but is briefly reiterated for com-




Fig. 2. Calculated TE bandstructure and defect-mode levels using plane wave expansion techniques for a 2-D hexagonal PBG crystal geometry with air-holes surrounded by a region with effective index of 1.8 (to account for the index steps in the 2-direction of our finite 2-D slab) and (r/a) = 0.32. A single-defect mode centered in the bandgap at a normalized frequency (a/.\) = 0.43 corresponding to a = 0.4 µm and .\ = 940 nm is shown.



pleteness. The device heterostructure, grown by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE), is shown in Fig. 1(a). It consists of an undoped cavity region of thickness   with two 70-Å pseudomorphic In      Ga  As quantum wells in the middle and
-type Al     Ga     As and contact layers on the top.    - and -type Al       Ga                          As layers are inserted for lateral wet-oxidation during the processing of the device. Therefore, the heterostruc- ture is similar to that of an oxide confined VCSEL [21], without the top distributed Bragg reflector (DBR) mirror. The reflectivity of the top surface is that provided by the semiconductor-air interface. Even the bottom DBR is not necessary, but was incorporated to achieve a high index step (reflectivity) in the bottom side and to ensure leakage of light from the top surface. The cavity was designed with a 2-D PBG encompassing the peak emission wavelength at a normalized frequency of                                               for the TE modes. The calculated bandgap for the TE modes and the defect mode are shown in Fig. 2. The calculations were done in the frequency domain considering a 2-D geometry with an ef- fective index to take into account the index steps in the vertical direction. The calculations are based on the plane-wave expan- sion method and effective medium theory [22]–[24]. While a unit cell was used in the perfect PBG, where circular air holes are arranged in a triangular lattice in a dielectric background with a dielectric constant of 12.5 (inset of Fig. 2), a supercell

[24] must be used when a defect is introduced into an other- wise perfect PBG, where the structure is approximated with the discrete-translationally symmetric structure. Recalling that the electric field is primarily parallel to the interface for TE modes and perpendicular for TM modes, it is straightforward to under- stand that a dielectric tensor, which is valid for any polariza- tion, can be generated in terms of the effective medium theory. In our case, the PBG center frequency          , which corresponds to the quantum-well peak emission wavelength of

0.94   m. Values of    and  and 0.13 m, respectively, give the best experimental results, and we believe these dimensions place the quantum well emission within the PBG of the 2-D crystal. Some amount of trial and error was involved since only a quasi-3-D model was used.
Fig. 3. (a) Schematic of the electrically injected photonic crystal surface-emitting light emitter with single defect forming the microcavity.

(b)    SEM images of top view of a fabricated device with top electrical ohmic contact surrounding the PBG with the single defect magnified in the inset.

(c)    Cross-sectional SEM image of the 2-D PBG slab, with deep etching through the cavity down to the bottom DBR region.


DEVICE FABRICATION




Mesa-etched devices with p and n contacts were first fabri- cated by optical lithography, dry and wet etching, metallization, and polymide planarization. Lateral wet-oxidation [25] of the Al               Ga                          As layers was used here to funnel the charge car- riers more efficiently into the center of the PBG region, which is next formed by e-beam lithography, pattern transfer, and deep dry etching techniques [26]. The window inside the oxide ring is measured to be m in diameter. A single defect in the center defines the -sized microcavity. The 0.8- m deep etch goes through the entire cavity region and well into the bottom DBR to ensure a good overlap with the optical field. Dimensions of                           and                        m define the final PBG microcavity. A schematic of the complete device with - and -type con- tact metallizations are shown in Fig. 3, together with scanning electron microscope (SEM) images of the PBG and the defect. The active area aperture, created by the single defect, is sur-

rounded by over 40 periods of PBG, having an extent (radius) of
20 m, which also coincides with the current funneling aperture formed by wet oxidation of the Al   Ga   As layers. Excel-  lent diode characteristics were measured for the device at var- ious stages. The reverse leakage current increased from 40 pA to 1 nA after formation of the PBG crystal.

Room-temperature photoluminescence (PL) measurements were also done on the as-grown heterostructures and on the samples after etching of air holes to form the PBG. The measurements were made with a 632-nm laser, 1-m scanning spectrometer, and a liquid-nitrogen cooled photomultiplier with lock-in amplification of the signal. The luminescence measured from the InGaAs quantum wells is shown in Fig. 1(b). This output is predominantly transverse-electric (TE) polarized due to the compressive strain in the InGaAs quantum wells. This is an advantage, since the PBG defect mode is predominantly TE polarized. It may also be noted that the peak intensity (940 nm) of the PL signal from the PBG region is at least ten times lower than that from the as-grown heterostructure. We also fabricated oxide-confined microcavity VCSEL-like devices with the epitaxial heterostructures before etching the air holes. No top DBR mirror was formed. These devices did not show lasing behavior. These control experiments are crucial in eliminating other possible sources of light emission that is subsequently observed in the devices with the PBG crystal with single defect.


    DEVICE CHARACTERISTICS



The - and spectral characteristics of the PBG microcavity devices were measured in the pulsed mode (1- s width with 1% duty cycle) with probe contacts. The output was measured in a direction normal to the surface. It may be remembered that the dominant mode in the defect region can propagate laterally, or leak out vertically. The DBR mirror at the bottom helps in surface emission from the top. A turn-on, or soft threshold-like behavior in the injection current is consistently observed in the L-I characteristics (Fig. 4). We have observed a similar threshold-like behavior in 1.55- m oxide-confined microcavity electroluminescent devices [27]. The maximum output power is 14.4 W [Fig. 4(b)]. Care was taken to ensure that the measured power lies within the operating spectral and sensitivity regimes of the Ge detector, especially at low output powers. The measured spectral outputs at different injection currents, below and above the turn-on, or threshold, are shown in Fig. 5. The spectra at low injection currents, below the turn-on, are also characterized by several distinct peaks, rather than a broad output. From a lineshape analysis of the main peak at 931 nm (above threshold), we derive a linewidth of 8 , which leads to a quality factor        of 1164. This is, of course, different from the cold cavity , which we believe is lower in value. Our spectral data are also very noisy due to low output power, in addition to multimode behavior, thereby making the measurement of the linewidth less accurate. We estimate the  value to be 200, and the values of 300–500 for similar devices have been reported [18]. It may be noted that the vertical cavity   is very low ( 12 in our case) since there is no DBR on the top surface. The peak output wavelength corresponds to a normalized frequency of 0.43, which is within
Fig. 4. L-J characteristics of the single-defect PBG device at 300 K in pulsed mode showing: (a) “soft” threshold current of 300 µA and (b) maximum power output of 14.4 µW.


Fig. 5. Measured spectral outputs for the device at different biasing currents. The peak emission for the injection current of 5 mA is at 931 nm with a linewidth of ,-- 8 Å.
the bandgap of the photonic crystal incorporated in our device. While the PL emission peaks at 940 nm at 300 K, the output emission center wavelength is 931 nm. We believe the shift is
Fig. 6. (a) Calculated electric field energy distribution (TE) in a horizontal (7:-y plane) slice of the middle of the single-defect PBG crystal showing two degenerate modes localized in the single defect. (b) Measured near-field image of the device output superimposed on the 2-D air-hole photonic crystal pattern.

mainly due to the process induced PBG position and defect level shift [28].

The field distribution and the localized defect mode in and around the defect in the photonic crystal were also calculated by the technique described in Section II. The computations re- veal that most of the energy of the defect mode leaks in the ver- tical    direction, rather than being guided in the plane ( - )  of the photonic crystal. The modes are predominantly TE, with a small contribution from unguided transverse magnetic (TM) modes. Fig. 6(a) shows the calculated dominant TE modes in the middle of the cavity for  and dipole, respectively, which have a symmetrical distribution and extend radially through the first few periods of the air holes in the photonic crystal. The distribu- tion is that of a pair of degenerate dipole modes, which may be present in the measured output spectrum of Fig. 5. We have also measured the near-field image [Fig. 6(b)] of the light output with a Spiricon Laser Beam Diagnostics system for an injection cur- rent of 2.2 mA, which is above threshold. The imaging was done at a distance of 4 mm from the surface of the device through an objective lens. It is evident that the modes spread out from the defect (microcavity) region during its propagation along the vertical direction. The nonuniformity in the mode profile is pos- sibly due to light scattering in the air holes and diffraction at the surface [29]. Nonetheless, it is important to note that the 4- m



Fig. 7. Measured polarization characteristics of the device (at ..\ == g31 nm) for an injection current of 4 mA. It is evident that the output does not display a single definite polarization.

lateral extent of the near field image is much smaller than the oxide window diameter of 40 m and further helps to exclude
the possibility that the entire 2-D-PBG crystal beyond the defect

microcavity contributes to the observed output. Ideally, there should be a rapid decay of the electromagnetic fields inside the PBG lattice. In our case, the fact that the measured near-field image extends out to five lattice periods implies a spreading out of some sort, and the image may not exactly map the real field distribution pattern inside the cavity.
It may also be noted that the quantum-well emission shown in Fig. 1(b) overlaps with the bottom of the air band at the point, and this emission can, therefore, couple with the air- band-guided modes propagating in the               direction. The near- field image indicates increased leakage in the                                 direction. However, it cannot be confirmed whether only the dipole de- fect mode or a combination of defect and air-band modes are

observed.
Finally, we have also measured the far-field radiation pattern in devices with and without PBG crystal formation. The linewidth (full-width at half-maximum) of the pattern is 30  , in contrast to 90 for larger oxide-confined light-emitting diodes, confirming that the observed light output originates from the single-defect microcavity.

The enhancement in spontaneous emission due to the mi- crocavity effect (Purcell factor) was estimated [30], [31] from the measured cavity  and a calculated effective modal volume                      . An enhancement by a factor of 15 is derived based on the calculated effective modal volume.

The measured polarization characteristics of the device at an injection current of 4 mA is shown in Fig. 7. Although a pref- erential polarization direction can be easily identified, output is clearly not in one definite polarization state, which is in agree- ment with data reported from a similar defect mode laser with optical pumping [18]. We attribute the polarization behavior to the fact that the emission peak output consists of at least a pair of degenerate modes. By lowering the cavity symmetry [19],


  CONCLUSION

We report the characteristics of an electrically injected micro- cavity light emitter in which the mode-confining volume is de- fined by a single defect in a semiconductor-based PBG crystal. The bandgap of the photonic crystal is designed to contain the radiative emission from In Ga As–GaAs quantum wells, which form the gain medium

Fig. 9. (a) Schematic of a possible single defect PBG defect mode emitter array. (b) Calculated field distribution in the array. Note that the defect spacing for such an array can be as small as 4 µm, since theoretical calculations show that seven periods of air holes surrounding the single defect is enough to achieve more than 2-dB suppression of unwanted modes.

Realization of the device reported here involves careful pro- cessing and low damage etching with a high aspect ratio. If the thickness of the PBG region is reduced, the TE field is less con- fined in the microcavity. The - characteristics of the device exhibit a “soft” threshold, or turn-on, behavior, as expected from true microcavity light emitters. The light output results from all or most of the spontaneous emission being funneled into a few microcavity modes. From analysis of the data with appro- priate carrier and photon rate equations, a value of
is derived. It is important to realize that the device need not have DBR mirrors; even the bottom mirror in our heterostruc- ture is not required. The lithography and etch dimensions will be much larger and the tolerances much better for 1.55- m emit- ters, using InP-based materials, which inherently have smaller surface recombination. Surface-emitting light emitters at this wavelength are technologically important for optical communi- cations. In spite of a relatively large value of , the output power is low. This is due to the small microcavity volume. However, a closely spaced array, as schematically shown in Fig. 9, will have much higher—and at the same time collimated—power outputs. Such an array can also be designed to be multi-wavelength by simply varying the PBG crystal dimension [34], [35], which would be useful for dense WDM (DWDM) lightwave commu- nication systems.



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