Le rayonnement thermique est typiquement considéré comme un signal incohérent puisqu’il résulte des fluctuations aléatoires des matériaux. La polarisation circulaire dans la chaleur dégagée par la plupart des émetteurs thermiques typiques est une polarisation circulaire faible à nulle.
Étonnamment, le rayonnement thermique de nombreux objets célestes qui atteint la terre présente une forte polarisation circulaire. Ce phénomène fascinant explique les mystères du cosmos primitif, révèle de puissants champs magnétiques dans certaines étoiles condensées et donne même un soupçon potentiel de vie.
En utilisant des surfaces artificiellement structurées appelées métasurfaces, les chercheurs de l’Université Purdue ont considérablement avancé dans le domaine du rayonnement thermique. Ils ont développé une toute nouvelle technique pour générer un rayonnement thermique tournant de manière régulée et efficace.
Ce travail offre une nouvelle façon de générer ce type de rayonnement, qui a le potentiel d’être utilisé dans une variété d’applications, y compris l’imagerie thermique et la communication.
Les scientifiques ont découvert qu’ils pouvaient produire principalement un rayonnement thermique polarisé circulairement à gauche dans toutes les directions en utilisant une métasurface composée d’un réseau de structures en forme de F, créant pour la première fois une hélicité optique non nulle. L’équipe a atteint 39 % de la limite fondamentale de l’hélicité optique avec sa conception. Ils ont également prouvé que les symétries de la métasurface pouvaient être utilisées pour modifier les propriétés des photons thermiques émis, prouvant que le rayonnement thermique peut être efficacement contrôlé.
Le Dr Zubin Jacob, professeur agrégé Elmore de génie électrique et informatique, a déclaré : “Cette recherche pourrait avoir des implications importantes pour comprendre le phénomène de rayonnement thermique omniprésent et pour développer de nouvelles technologies.”
“Les applications potentielles incluent l’utilisation de la métasurface comme source de lumière infrarouge moyen à polarisation circulaire à large angle et à bande étroite pour la détection optique des gaz et l’imagerie infrarouge. De plus, la caractéristique spectrale, spatiale et de spin unique de l’émission thermique artificielle peut être exploitée comme balises infrarouges passives dans les environnements extérieurs, ce qui les rend utiles dans la technologie de télédétection.
Étudiant au doctorat Xueji Wang a dit, « Nous sommes extrêmement enthousiasmés par le potentiel de cette découverte. Cela approfondit non seulement notre compréhension du rayonnement thermique, mais ouvre également de nouvelles possibilités d’avancées technologiques dans divers domaines.
Référence de la revue :
- Xueji Wang et al., Observation de l’hélicité optique non nulle dans le rayonnement thermique des métasurfaces à symétrie brisée, Science Advances (2023). EST CE QUE JE: 10.1126/sciadv.ade4203
