Transparence induite : Grâce au contrôle précis du flux d’énergie (indiqué par les particules incandescentes dans le brouillard), le matériau artificiel devient entièrement transparent pour le signal optique. Crédit : Andrea Steinfurth, Université de Rostock
Des scientifiques de l’Université de Rostock, en étroite collaboration avec des partenaires de l’Université technologique de Vienne, ont mis au point un nouveau procédé permettant de rendre des matériaux artificiels transparents, voire entièrement invisibles, à la demande. Leur découverte a récemment été publiée dans la célèbre revue Science Advances.
Rendre quelque chose invisible est un trope commun dans la science-fiction, comme la cape d’invisibilité dans Harry Potter. Il est certain que cela a l’air cool, mais la raison pour laquelle il est si commun dans les histoires est que ce serait une technologie incroyablement utile. Les utilisations pour l’espionnage et l’armée sont évidentes, mais il existe bien d’autres applications.
Compte tenu de son immense utilité, il n’est pas surprenant que les scientifiques et les ingénieurs aient travaillé activement sur ce sujet. Ils ont également réalisé des progrès considérables en utilisant le trioxyde de molybdène, des métamatériaux, des méta-écrans et des matériaux diélectriques pour créer des capes d’invisibilité. Tout se résume à manipuler la lumière de manière appropriée, et ce qui est particulièrement merveilleux, c’est que l’innovation dans ce domaine peut également améliorer de manière significative les capteurs, les télécommunications, le cryptage et de nombreuses autres technologies.
L’espace, la dernière frontière… le vaisseau Enterprise poursuit sa mission d’exploration de la galaxie, lorsque tous les canaux de communication sont soudainement coupés par une nébuleuse impénétrable. Dans de nombreux épisodes de l’emblématique série télévisée Star Trek, le vaillant équipage doit “faire de la technologie” et “faire de la science” en seulement 45 minutes de diffusion afin de pouvoir s’échapper de cette situation ou d’une situation similaire avant le générique de fin. Bien qu’ils aient passé beaucoup plus de temps dans leurs laboratoires, une équipe de scientifiques de l’université de Rostock a réussi à mettre au point une approche entièrement nouvelle pour la conception de matériaux artificiels capables de transmettre des signaux lumineux sans aucune distorsion grâce à des flux d’énergie réglés avec précision.
“Lorsque la lumière se propage dans un milieu inhomogène, elle subit une diffusion. Cet effet, qui transforme rapidement un faisceau compact et dirigé en une lueur diffuse, nous est familier, qu’il s’agisse des nuages d’été ou du brouillard d’automne”, le professeur Alexander Szameit de l’Institut de physique de l’Université de Rostock décrit le point de départ des réflexions de son équipe. En particulier, c’est la distribution microscopique de la densité d’un matériau qui dicte les spécificités de la diffusion. Szameit poursuit : “L’idée fondamentale de la transparence induite est de tirer parti d’une propriété optique beaucoup moins connue pour dégager un chemin pour le faisceau, pour ainsi dire.”
Cette seconde propriété, connue dans le domaine de la photonique sous le titre obscur de non-hermiticité, décrit le flux d’énergie ou, plus précisément, l’amplification et l’atténuation de la lumière. Intuitivement, les effets associés peuvent sembler indésirables – en particulier, l’affaiblissement d’un faisceau lumineux dû à l’absorption semble hautement contre-productif pour améliorer la transmission des signaux. Néanmoins, les effets non hermitiens sont devenus un aspect essentiel de l’optique moderne, et tout un domaine de recherche s’efforce d’exploiter l’interaction sophistiquée des pertes et de l’amplification pour obtenir des fonctionnalités avancées.
“Cette approche ouvre des possibilités entièrement nouvelles”, rapporte Andrea Steinfurth, doctorante et premier auteur de l’article. En ce qui concerne un faisceau de lumière, il devient possible d’amplifier ou d’amortir sélectivement des parties spécifiques d’un faisceau au niveau microscopique pour contrer tout début de dégradation. Pour rester dans l’image de la nébuleuse, ses propriétés de diffusion de la lumière pourraient être complètement supprimées. “Nous modifions activement un matériau pour l’adapter à la meilleure transmission possible d’un signal lumineux spécifique”, explique Steinfurth. “À cette fin, le flux d’énergie doit être contrôlé avec précision, afin qu’il puisse s’accorder avec le matériau et le signal comme les pièces d’un puzzle.”
En étroite collaboration avec des partenaires de l’Université technologique de Vienne, les chercheurs de Rostock ont relevé ce défi avec succès. Dans leurs expériences, ils ont pu recréer et observer les interactions microscopiques des signaux lumineux avec leurs nouveaux matériaux actifs dans des réseaux de fibres optiques de plusieurs kilomètres de long.
En fait, la transparence induite n’est qu’une des possibilités fascinantes qui découlent de ces découvertes. Si l’on veut vraiment faire disparaître un objet, il faut empêcher la diffusion de la lumière.Cardano : Ledger Live ajoute enfin le support pour ADA après des mois d’attente
