Un phénomène quantique a permis aux scientifiques de développer une lentille épaisse de seulement trois atomes, la plus fine jamais réalisée.
Curieusement, l’approche innovante permet à la plupart des longueurs d’onde de la lumière de passer à travers – une fonctionnalité qui pourrait lui donner un énorme potentiel dans la communication par fibre optique et dans les gadgets tels que les lunettes de réalité augmentée.
Les chercheurs qui ont inventé la lentille, de l’Université d’Amsterdam aux Pays-Bas et de l’Université de Stanford aux États-Unis, affirment que leur innovation fera progresser la recherche sur des lentilles de ce type, ainsi que sur des systèmes électroniques miniatures.
« La lentille peut être utilisée dans des applications où la vue à travers la lentille ne doit pas être perturbée, mais où une petite partie de la lumière peut être exploitée pour collecter des informations. » dit Jorik van de Groep, un nanoscientifique à l’Université d’Amsterdam.
Plutôt que d’utiliser la surface incurvée d’un matériau transparent pour courber la lumière dans un processus de réfraction, les ondes entrantes sont plutôt focalisées par une série de bords rainurés utilisant diffraction.
La technologie, connue sous le nom de Lentille de Fresnel ou lentille de plaque de zoneest utilisé depuis des siècles dans la fabrication de lentilles fines et légères, comme celles utilisées dans les phares.
Pour donner à la technique un élan quantique, l’équipe de recherche a gravé des anneaux concentriques dans une fine couche d’un semi-conducteur appelé disulfure de tungstène (WS2). Quand WS2 absorbe la lumière, ses électrons se déplacent d’une manière précise qui laisse un espace qui peut être considéré comme une sorte de particule à part entière.
Ensemble, l’électron et son « trou » forment former ce qu’on appelle un excitonqui possède des propriétés qui contribuent à l’efficacité de la focalisation de longueurs d’onde de lumière très spécifiques tout en laissant passer d’autres longueurs d’onde sans altération.
La taille des anneaux et la distance qui les séparait permettaient à l’objectif de focaliser la lumière rouge à une distance de 1 millimètre. L’équipe a trouvé alors que l’objectif fonctionne à température ambiante, à des températures plus basses, ses capacités de mise au point sont devenues encore plus efficaces.
Ensuite, les chercheurs souhaitent mener davantage d’expériences pour voir comment le comportement des excitons pourrait être manipulé davantage, afin d’améliorer l’efficacité et la capacité de la lentille. Les études futures pourraient impliquer des revêtements optiques pouvant être placés sur d’autres matériaux, par exemple, ainsi que des variations de charge électrique.
« Les excitons sont très sensibles à la densité de charge dans le matériau, et nous pouvons donc modifier l’indice de réfraction du matériau en appliquant une tension », dit van de Groep.
La recherche a été publiée dans Lettres nano.
