La technologie optique « réduite » 1 000 fois par des chercheurs du Technion

Les scientifiques israéliens sont parvenus à faire passer des ondes lumineuses à travers un matériau qui est mille fois plus fin que la fibre optique – une avancée qui, selon eux, pourrait ouvrir la voie à de nouvelles technologies.

« L’un des éléments limitant la technologie optique, en général, est la taille de l’onde lumineuse qui doit être transmise », explique le professeur Ido Kaminer au Times of Israel. « Elles sont trop grosses pour interagir avec des micropuces, ce qui implique que nos dispositifs sont plus lents que ce que nous pourrions souhaiter ».

Si les câbles à fibre optique qui acheminent internet jusqu’à l’intérieur de nos foyers avaient un noyau bien plus petit que celui d’un micron qui est utilisé actuellement, ils ne pourraient tout simplement pas transmettre les informations requises, ajoute-t-il.

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« Ce que nous avons réalisé représente une avancée vers une technologie optique plus compacte – nous avons finalement fait une découverte qui aidera, d’une certaine manière, à ‘rétrécir’ la technologie optique », a-t-il déclaré.

« Au lieu d’avoir un câble de fibre optique doté d’un noyau d’un micron, nous avons montré qu’il était possible qu’à l’avenir, nous puissions utiliser les matériaux avec lesquels mon laboratoire travaille actuellement et qui sont des matériaux dont la finesse pourrait aller jusqu’à un nanomètre » – ou un millième de micron.

Kaminer et deux de ses étudiants en doctorat, Yaniv Kurman et Raphael Dahan, ont évoqué leur travail dans un article qui vient d’être publié dans le journal Science, un article peer-reviewed qui a été très applaudi par des spécialistes sans lien avec cette recherche.

Les chercheurs du Technion à l’origine de la nouvelle étude sur les ondes lumineuses avec, de gauche à droite, Yaniv Kurman, Raphael Dahan et le professeur Ido Kaminer (Autorisation : Technion-Institut israélien de Technologie)

« Ces conclusions m’ont enthousiasmé », a fait savoir le professeur Harald Giessen de l’université de Stuttgart, qui n’a pas pris part à cette étude, dans des commentaires auprès du Technion. « Elles représentent une avancée réelle dans la nano-optique ultra-rapide et elles se trouvent à l’avant-garde la plus innovante des frontières de la science ».

La communauté scientifique est fascinée par les matériaux potentiels 2-D, qui sont appelés ainsi en raison de leur finesse – ils ne consistent qu’en une seule couche d’atomes. Mais si les chercheurs avaient pu mener des expériences confirmant qu’ils pouvaient être traversés par la lumière, jamais ce phénomène n’avait pu être observé directement, ce qui signifie qu’ils n’avaient pas été en mesure, jusqu’à présent, d’exploiter des matériaux 2-D (appelés également matériaux mono-couches) dans le domaine de la technologie optique.

Aujourd’hui, le laboratoire de Kaminer, qui est installé à la faculté de génie électrique et informatique du Technion-Institut de technologie israélien, est donc parvenu à « piéger » la lumière dans ce matériau unique – plusieurs couches lumineuses rassemblées – et ils ont observé les ondes lumineuses grâce à un microscope quantique innovant construit spécialement pour l’expérience.

Les scientifiques ont fait briller des ondes lumineuses au bord d’un matériau 2-D. Ils ont noté une série de comportements intéressants, dont certains qu’ils ne comprennent pas encore pleinement – la lumière a généré des ondes acousto-optiques hybrides, les ondes peuvent spontanément accélérer et ralentir et les ondes peuvent se diviser en deux fréquences distinctes qui se déplacent à des vitesses différentes.

Tout cela va être encore étudié mais le simple fait que l’équipe ait pu observer – et enregistrer – la lumière dans des matériaux d’une telle finesse est une avancée importante qui permettra de l’exploiter dans la technologie, explique Kaminer.

« Au final, ces matériaux pourront être utilisés pour les communications à grande vitesse et ils pourraient changer les dispositifs que nous utilisons », ajoute-t-il.

Le matériel de laboratoire utilisé dans la nouvelle recherche, avec notamment un microscope quantique, qui a été développé et utilisé par le professeur Ido Kaminer. (Autorisation : Technion – Institut israélien de Technologie)

« Il y a un encore un écart entre l’internet rapide qui arrive dans nos habitations et les dispositifs que nous avons, et qui n’utilisent pas la technologie optique mais électronique. Ils doivent utiliser l’électronique parce qu’aujourd’hui, la technologie de la lumière est trop grosse pour les puces. Le rêve des scientifiques est donc de la réduire de manière à ce que la technologie optique puisse être utilisée à l’intérieur même des dispositifs », précise Kaminer.

Et les résultats que nous avons obtenus avec les matériaux 2-D pourraient aider à réaliser ce rêve », se réjouit-il.