Une nouvelle technique de réglage ouvre la voie à des progrès nanophotoniques
Des chercheurs européens se sont appuyés sur les technologies de réglage des radiofréquences pour développer une nouvelle méthode de contrôle de la lumière à la nanoéchelle. La nouvelle technique pourrait trouver des applications dans le domaine du développement de biocapteurs destinés au diagnostic médical ou de photodétecteurs extrêmement rapides conçus pour le traitement d'informations. «Grâce à l'extension de la théorie des circuits aux fréquences visibles et infrarouges, la conception de nouveaux dispositifs et détecteurs photoniques devrait devenir plus efficace, ce qui permettrait de combler le fossé entre ces deux disciplines», commente Javier Aizpurua du Center of Material Physics et du Donostia International Physics Center d'Espagne. Les antennes sont des dispositifs qui transmettent et reçoivent des ondes électromagnétiques. Les antennes optiques sont quant à elles conçues pour recevoir ou transmettre la lumière visible ou infrarouge. Elles peuvent en outre focaliser la lumière sur de minuscules zones situées à quelques nanomètres seulement (un nanomètre correspondant à un millionième de mètre). Dans le cadre de cette étude, publiée dans la revue Nature Photonics, des scientifiques allemands, espagnols et américains ont étudié lesdites antennes à bande, qui sont constituées de deux barres en or de nanoéchelle placées l'une à côté de l'autre en ligne, avec un minuscule écart entre. Ces antennes à bande sont extrêmement efficaces, mais leurs performances peuvent être entravées par la présence de molécules ou de semi-conducteurs au niveau de l'écart. De travaux antérieurs avaient laissé entendre que ce phénomène, connu sous le nom de chargement de bande, pourrait être exploité pour ajuster la réponse des antennes optiques. Les chercheurs ont testé ces idées en plaçant des ponts métalliques de différentes tailles à travers l'écart. Ils ont ensuite utilisé un microscope en champ proche pour évaluer l'impact des ponts sur les performances des antennes. «En surveillant les oscillations en champ proche des différentes antennes avec notre nouveau microscope en champ proche, nous somme en mesure de visualiser directement la manière dont la matière à l'intérieur de l'écart affecte la réponse de l'antenne», explique Rainer Hillenbrand, dirigeant du groupe Nanooptics du nouvel institut de recherche espagnol Nanogune. «Les résultats pourraient trouver des applications intéressantes au niveau du réglage des antennes optiques.» Les expériences menées ont confirmé la théorie selon laquelle le chargement de bande pourrait être utilisé pour manipuler et contrôler de manière efficace les champs des antennes à bande. «La charge ciblée d'une antenne est une excellente façon de concevoir des configurations d'antennes complexes dans le domaine des applications de contrôle cohérentes, de la nanooptique adaptative et des métamatériaux», écrivent les scientifiques. Ils concluent en ces termes: «Ces recherches ouvrent la voie à la conception de modèles en champ proche sans qu'il soit nécessaire de modifier la longueur des antennes, ce qui pourrait se révéler extrêmement utile pour le développement de dispositifs nanophotoniques compacts et intégrés.»
Pays
Allemagne, Espagne, États-Unis