Cienciaes.com : Nanophotonique. Nous avons parlé avec Alejandro Martínez Abiétar

Les images des objets que nous voyons sont un conglomérat d’ondes lumineuses réfléchies, réfractées ou dispersées qui, au fur et à mesure de leur propagation, acquièrent des informations sur les objets avec lesquels elles interagissent. Même si cela peut paraître, la lumière n’est pas une entité continue, quand on analyse son énergie on découvre qu’elle est transmise en minuscules paquets que l’on appelle « photons », signe sans équivoque de sa double nature, onde et particule à la fois. . C’est pourquoi la science qui étudie la lumière est connue sous le nom de « photonique ».

La lumière blanche est un mélange d’ondes de différentes fréquences qui, lorsqu’elles sont commodément séparées et capturées par nos yeux, notre cerveau les interprète comme des couleurs différentes. Mais les yeux et le cerveau ont des capacités limitées, il existe de nombreuses fréquences que nous ne pouvons pas voir, même si nous avons appris à les détecter et à les étudier. Les ondes lumineuses interagissent avec la matière et, selon la structure de cette matière, elle se comporte de différentes manières. L’optique est la branche de la connaissance qui étudie le comportement de la lumière avec la matière lorsque la taille des objets est grande, cependant, lorsque les ondes lumineuses impactent de très petites structures, de tailles similaires aux ondes lumineuses, qui sont mesurées en nanomètres, on parle de ” nanophotonique ».

Notre invité aujourd’hui dans Parlons avec des scientifiques, Alejandro Martínez Abiétar, chercheur au Centre de technologie nanophotonique de Valence, explique les concepts de base de ce domaine d’études. Deux exemples tirés de la Nature montrent que la nanophotonique est présente dans les événements du quotidien : le bleu du ciel et les couleurs des ailes de certains papillons. Dans le premier cas, la lumière du Soleil, qui, comme je l’ai dit, contient un mélange de couleurs, lorsqu’elle rencontre les particules de l’atmosphère, interagit de manière très différente avec chaque couleur. Le bleu est diffusé préférentiellement (le phénomène est connu sous le nom de diffusion Rayleigh) tandis que d’autres passent sans problème, pour cette raison, où que nous regardions, pendant la journée nous recevons les ondes dispersées et le ciel devient bleu. Les ailes des papillons sont également composées de très petites écailles qui dispersent la lumière, rehaussant certaines couleurs plus que d’autres, c’est pourquoi beaucoup d’entre elles ont des irisations et des couleurs qui changent en fonction de la taille des écailles et de l’inclinaison avec laquelle on les regarde.

Notre invité appartient au groupe de scientifiques qui utilisent les connaissances fournies par la nanophotonique pour concevoir des matériaux nanométriques permettant de contrôler leur interaction avec la lumière, en imitant la nature. Ce développement permet la conception et la construction de matériaux nanostructurés, conçus de telle manière qu’ils réfléchissent certaines couleurs ou fréquences de lumière et en absorbent d’autres à volonté. Il existe de nombreuses applications potentielles de ces matériaux. Les surfaces peuvent être conçues de manière à absorber la lumière de différentes fréquences dans le but de tirer le meilleur parti de l’énergie lumineuse du Soleil pour sa conversion en énergie électrique, permettant ainsi la construction de cellules photovoltaïques plus efficaces. Une autre application possible est la production de matériaux capables d’absorber l’énergie du soleil et de l’émettre sous forme de rayonnement infrarouge, favorisant ainsi la dissipation thermique, créant ainsi des surfaces thermiques de refroidissement. Une autre branche importante d’application des matériaux nanophotoniques est ce qu’on appelle biophotonique. Avec des matériaux nanostructurés, il est possible de fabriquer de petites puces conçues de telle manière que, au contact de certains produits chimiques, elles changent de couleur. Ainsi, ils peuvent être utilisés comme capteurs biologiques capables de détecter des toxines révélant l’existence d’agents pathogènes ou de substances liées à des problèmes de santé.

Dans un article récemment publié dans Science, Alejandro Martínez Abiétar= parle de la manière dont la nanophotonique permet le développement de matériaux nanostructurés permettant d’étudier la polarisation de la lumière. Ce domaine a de larges applications possibles dans les communications effectuées via des câbles à fibres optiques.

je vous invite à écouter Alejandro Martínez Abiétarchercheur dans le Centre de technologie nanophotonique de ValenceUniversité polytechnique de Valence.

Les références:

A. Martínez Polarimétrie permise par la nanophotonique Sciences 16 NOVEMBRE 2018 • VOL 362 PROBLÈME 6416

Matériaux et dispositifs photoniques

Centre de technologie nanophotonique de Valence