Une bactérie est dite à Gram positif ou négatif suivant sa réaction à un test de coloration appelé test de Gram. C'est le premier test effectué en milieu hospitalier pour identifier une bactérie en cas d'infection.

Les chercheurs ont développé un piège optique utilisant des cristaux photoniques bidimensionnels à micro-cavités. Les bactéries sont attirées dans les zones de forte luminosité, juste au-dessus des cavités, et leurs mouvements aléatoires de très faible amplitude modulent la lumière s'échappant du dispositif. Sept types de bactéries ont ainsi été piégées : Pseudomonas putida, Neisseria sicca, Escherichia coli, Yersinia ruckeri, Bacillus subtilis, Listeria innocua et Staphylococcus epidermidis.

La signature lumineuse associée à la présence d'une bactérie se caractérise par une brusque variation de l'intensité et par de fortes oscillations liées à son mouvement brownien. Elle permet de différencier le Gram des bactéries et pour certaines, suffit à les identifier parmi les sept espèces testées. En effet, les familles de bactéries à Gram positif et négatif se distinguent par la composition et l'épaisseur de leur membrane, et donc par leur indice de réfraction.

Cette technique est opérationnelle sur de faibles concentrations de bactéries, sans agent chimique ajouté. Elle est également non-destructive, à la différence du test de Gram classique, et serait donc compatible avec d'autres tests favorisant l'identification rapide des bactéries. Un gain de temps inestimable par rapport aux mises en culture pratiquées aujourd'hui.

Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse.