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L'UE finance la recherche sur une antenne capable de recevoir la lumière

Des scientifiques financés par l'UE ont créé un dispositif qui reçoit la lumière de la même façon qu'une antenne de télévision ou de radio reçoit des ondes électromagnétiques. Ils considèrent que cette découverte facilitera la conception d'outils destinés à la sécurité nationa...

Des scientifiques financés par l'UE ont créé un dispositif qui reçoit la lumière de la même façon qu'une antenne de télévision ou de radio reçoit des ondes électromagnétiques. Ils considèrent que cette découverte facilitera la conception d'outils destinés à la sécurité nationale ou en milieu industriel, et à la défense. Le dispositif a été présenté dans la revue Nature Nanotechnology. Il résulte des travaux du projet BIMORE («Bio-inspired molecular optoelectronics»), qui a reçu près de 3 millions d'euros au titre du programme Mobilité des réseaux Marie Curie de formation à la recherche du sixième programme-cadre (6e PC). Sous la conduite de Doug Natelson, physicien de la matière condensée, et de Dan Ward, un étudiant diplômé de l'université Rice des États-Unis, les chercheurs ont mis au point une antenne optique constituée de deux pointes en or séparées par un espace d'environ un cent millième du diamètre d'un cheveu, et qui reçoit la lumière venant d'un laser. Les pointes «captent la lumière et la concentrent dans un espace très limité», explique le professeur Natelson, multipliant par 1000 l'intensité lumineuse dans cet intervalle. Il s'attend à ce que cette découverte participe à la mise au point d'outils pour l'optique et la détection chimique et biologique, éventuellement au niveau d'une seule molécule, avec des implications sur la sécurité nationale ou en milieu industriel, et la défense. «Vous pouvez négliger le fait que l'antenne de votre voiture est faite d'atomes, du moment qu'elle fonctionne», déclare le professeur Natelson. «Mais lorsque l'on place de minuscules bouts de métal aussi près l'un de l'autre, il faut se soucier de tous les détails. Les champs vont être très forts, la situation complexe, et la place vraiment limitée.» Son équipe a découvert que la mesure de l'amplification lumineuse passait par celle du courant électrique circulant entre les pointes d'or. Selon les chercheurs, «en plaçant les pointes si près, le courant peut circuler par effet tunnel lorsque les électrons sont poussés d'un côté à l'autre». Ils ont pu mettre les électrons en mouvement à l'aide d'une tension à basse fréquence, d'une manière très contrôlée et mesurée, et les maintenir en circulation en allumant le laser qui pousse les charges aux fréquences très élevées de la lumière. «La possibilité de comparer les deux processus sert de base pour déterminer l'amplification de la lumière», déclare le professeur Natelson. Il note que l'amplification est un «effet plasmonique» (les plasmons sont des électrons excitables par la lumière, qui oscillent dans les structures métalliques et qui se conduisent comme les rides sur une mare). «Nous éclairons une structure métallique, et la lumière en agite les électrons», explique-t-il. «On peut comparer les électrons dans un métal comme un liquide incompressible, à l'instar de l'eau dans une baignoire. Quand on agite les électrons d'avant en arrière, on génère un champ électrique.» Il poursuit en notant que «à la surface du métal, ces champs peuvent être très forts, bien plus que ceux du rayonnement d'origine», mais il précise qu'il est difficile de les mesurer. «Nous ne savions pas à quel point les deux faces se déplaçaient de haut en bas, et c'était justement ce qui nous intéressait», poursuit-il, ajoutant qu'en mesurant en même temps les courants circulant entre les pointes et ceux générés électriquement à basse fréquence et optiquement à haute fréquence, «nous avons détecté la tension alternant aux très hautes fréquences de la lumière.». Le scientifique précise que l'étude de ces champs élevés est intéressante par ses implications dans l'optique non linéaire et les détecteurs. «Tout indice sur ce qu'il se passe à des échelles aussi minuscules est d'un grand intérêt». Des chercheurs de l'institut de technologie de Karlsruhe, en Allemagne et de l'université autonome de Madrid, en Espagne, ont également contribué aux travaux.

Pays

Allemagne, Espagne, États-Unis