Les dispositifs photoniques pourraient révolutionner la technologie en offrant rapidité et efficacité énergétique. Une équipe internationale de scientifiques a développé une méthode innovante pour contrôler la lumière à l’aide de la lumière elle-même.
Les dispositifs photoniques, qui reposent sur la lumière plutôt que sur l’électricité, présentent un potentiel significatif pour surpasser les technologies électroniques actuelles en termes de vitesse et d’efficacité énergétique. En utilisant des matériaux souples comme des polymères et des gels, qui sont de mauvais conducteurs d’électricité mais plus faciles à fabriquer et plus respectueux de l’environnement, les chercheurs explorent une nouvelle ère de l’électronique. Cependant, pour développer ces photoniques souples et flexibles, il est essentiel de manipuler la lumière uniquement avec d’autres faisceaux lumineux. Jusqu’à présent, cela a été réalisé par des modifications des propriétés physiques des matériaux optiques ou par l’utilisation de pulses lumineux intenses. Récemment, une équipe internationale de scientifiques a dévoilé une méthode révolutionnaire permettant de contrôler la lumière avec une très faible intensité lumineuse, sans altérer les propriétés matérielles. Ce projet, dirigé par Igor Muševič, professeur de physique à l’Université de Ljubljana, a été inspiré par une conférence où il a assisté à un exposé sur la microscopie à émission stimulée (STED), pour laquelle Stefan W. Hell a reçu le Prix Nobel de chimie en 2014. La technique STED utilise deux lasers pour créer un faisceau lumineux très précis afin d’examiner des objets. Muševič a eu l’idée d’un dispositif basé sur ce principe de manipulation de la lumière par la lumière. Le dispositif développé est un interrupteur photonic constitué d’une perle sphérique de cristal liquide, maintenue par ses propriétés élastiques et les forces moléculaires, infusée de colorant fluorescent. Cette perle est piégée entre quatre structures polymères en forme de cône qui guident la lumière à l’intérieur et à l’extérieur de l’appareil. Lorsqu’un pulse laser est envoyé à travers l’un des guides d’onde polymères, la lumière est rapidement transférée dans le cristal liquide, excitant le colorant fluorescent. Grâce au phénomène de résonance en mode galerie murmurante, les photons circulent à l’intérieur de la sphère jusqu’à ce qu’ils soient finalement réfléchis vers l’un des guides d’onde, se transformant en faisceau laser. En introduisant un second pulse laser d’une couleur différente dans les guides d’onde avant que le cristal liquide n’émette de la lumière, l’équipe a découvert un phénomène d’émission stimulée des molécules de colorant déjà excitées. Cette interaction permet au colorant d’émettre des photons identiques à ceux du second pulse, tout en épuisant l’énergie du premier. Ce nouvel éclairage, appelé faisceau STED, est renforcé, offrant ainsi des perspectives prometteuses pour le développement de dispositifs photoniques à faible consommation d’énergie et à haute performance.