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Les scientifiques ralentissent et contrôlent la lumière à l'aide de nanoantennes

Les scientifiques ralentissent et contrôlent la lumière à l'aide de nanoantennes

La vitesse à laquelle la lumière se déplace est cruciale pour un échange rapide d'informations. Cependant, si les scientifiques pouvaient d'une manière ou d'une autre ralentir la vitesse des particules lumineuses, il y aurait toute une série de nouvelles applications technologiques qui pourraient être utilisées pour l'informatique quantique, le LIDAR, la réalité virtuelle, le WiFi basé sur la lumière et même la détection de virus.

Maintenant, dans un article publié dansNanotechnologie de la nature, Les scientifiques de Stanford ont démontré une approche pour ralentir considérablement la lumière et la diriger à volonté.

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Des scientifiques du laboratoire de Jennifer Dionne, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à Stanford, ont développé ces résonateurs à «facteur de haute qualité» ou «à Q élevé» en structurant des puces de silicium ultrafines en barres nanométriques afin de piéger la lumière de manière résonnante, puis le relâcher ou le rediriger ultérieurement.

"Nous essayons essentiellement de piéger la lumière dans une petite boîte qui permet toujours à la lumière d'aller et venir de nombreuses directions différentes", a déclaré Mark Lawrence, stagiaire postdoctoral et auteur principal de l'article, dans un communiqué de presse. "Il est facile de piéger la lumière dans une boîte à plusieurs côtés, mais pas si facile si les côtés sont transparents - comme c'est le cas avec de nombreuses applications à base de silicium."

Pour surmonter ce problème, l'équipe de Stanford a développé une couche extrêmement mince de silicium, qui est très efficace pour piéger la lumière et a une faible absorption dans le proche infrarouge, le spectre de lumière que les chercheurs ont décidé de contrôler. C'est désormais un composant central de leur appareil.

Le silicium repose sur une plaquette de saphir transparent, dans laquelle les chercheurs dirigent un «stylo» de microscope électronique afin de graver leur motif de nanoantenne. Il est essentiel que le motif soit dessiné le plus facilement possible, car les imperfections inhibent leur capacité à piéger la lumière.

«En fin de compte, nous avons dû trouver une conception qui offre de bonnes performances de piégeage de la lumière, mais qui soit dans le domaine des méthodes de fabrication existantes», a déclaré Lawrence.

Une application pour laquelle le composant de Stanford pourrait être utilisé est la division de photons pour des systèmes informatiques quantiques. Ce faisant, cela créerait des photons intriqués qui resteraient connectés à un niveau quantique, même éloignés. Ce type d'expérience nécessiterait généralement de gros cristaux coûteux et polis avec précision et est beaucoup moins accessible avec les technologies actuelles.

«Avec nos résultats, nous sommes ravis de regarder la nouvelle science qui est réalisable maintenant, mais aussi d'essayer de repousser les limites de ce qui est possible», a expliqué Lawrence.


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