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Nonlinear spectroscopy with high power THz waves

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Un millième de milliardième de seconde

Des scientifiques ont mis au point un nouveau système de spectroscopie laser fonctionnant à des fréquences associées à des phénomènes non linéaires dans de nombreux matériaux. Il ouvre déjà des possibilités d'observation des interactions moléculaires et du transport des électrons dans les semi-conducteurs.

Technologies industrielles

De nombreux phénomènes se produisent dans la gamme de fréquence des térahertz (THz), comme les vibrations collectives de protéines ou les transitions d'électrons dans les nanostructures semi-conductrices. Une fréquence de un THz correspond à mille milliards de cycles par seconde, ce qui souligne la vitesse impressionnante de tels phénomènes. Le manque de sources THz puissantes (hormis les accélérateurs très coûteux) a empêché d'étudier la spectroscopie THz non linéaire. Les scientifiques du projet HINTS («Nonlinear spectroscopy with high power THz waves»), financé par l'UE, se sont appuyés sur leurs travaux novateurs en matière de techniques laser THz pour étudier les propriétés de nouveaux métamatériaux dans cette gamme de fréquence. L'équipe a mis en place un système optique pour générer des impulsions THz de haute puissance, d'une durée d'un seul cycle, en optimisant l'énergie et le spectre. Ce système a déjà servi pour étudier la dissociation de molécules, des nanoparticules non linéaires, et le transport d'électrons dans les matériaux semi-conducteurs. Les chercheurs ont aussi mis au point des simulations numériques des mécanismes de génération des impulsions THz. Ceci devrait permettre d'élargir le spectre THz des lasers titane-saphir, pour soutenir de futurs objectifs de recherche. Les résultats du projet HINTS dans le domaine de la spectroscopie THz ont été publiées dans des revues révisées par des pairs, et présentés lors de conférences. Le projet a renforcé les liens entre la Suisse et la Russie. La poursuite de la collaboration devrait bénéficier au secteur du THz ainsi qu'à la recherche sur les matériaux.

Mots‑clés

Laser, non linéaire, matériaux, interactions moléculaires, transport d'électrons, semi-conducteurs, nanostructures, térahertz, THz, technique THz, spectroscopie non linéaire, métamatériaux, système optique, matériaux semi-conducteurs

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