A lire sur: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/une-lentille-plate-pour-projeter-des-images-en-3d_46913/#xtor=EPR-17-[QUOTIDIENNE]-20130608-[ACTU-une_lentille_plate_pour_projeter_des_images_en_3d]
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences
Les métamatériaux donnent la possibilité théorique de réaliser des lentilles
plates au pouvoir de résolution supérieur à celui des lentilles
ordinaires. La théorie devient réalité : on sait désormais comment en
fabriquer, au moins pour le domaine ultraviolet. En perspective : des images flottant en 3D et des applications multiples en microscopie ou pour l'industrie des semi-conducteurs.
En 2006, les métamatériaux sont devenus brutalement célèbres lorsqu’il a été annoncé que l’on était capable de rendre invisibles certains objets fabriqués avec eux. Toutefois, il s’agissait d’une classe particulière de métamatériauxhttp://topaz.ethz.ch/function/NegRefr.pdf
et l’invisibilité n’était réelle que dans le domaine des micro-ondes.
Même si l’on a fait des progrès depuis lors pour se rapprocher des
longueurs d’onde du domaine visible, on ne dispose par encore des
techniques d’invisibilité qui font rêver les amateurs de
science-fiction.
Que sont les métamatériaux ? En gros, il s’agit de
matériaux composites artificiels étudiés essentiellement après la
seconde guerre mondiale, et destinés initialement à manipuler les
micro-ondes. Ces matériaux ont diverses propriétés électromagnétiques
non présentes dans la nature, comme une impédance infinie ou une permittivité relative inférieure à 1.
Les métamatériaux qui ont défrayé la chronique
en octobre 2006 à la suite des travaux de David R. Smith et son équipe
de l'université Duke ont été découverts théoriquement en 1967 par Victor Veselago, physicien russe d’origine ukrainienne.
Né
en 1929, le physicien russe Victor Veselago est célèbre pour avoir été
le premier à décrire théoriquement l'électrodynamique des matériaux à indice de réfraction négatif. Il s'agit de métamatériaux particuliers dits matériaux main gauche (left-handed materials ou LHM en anglais). © Guérin Nicolas, Wikipédia, cc by sa 3.0
Veselago est un représentant de l'illustre école des scientifiques russes. Elle s'est fait connaître tout au long du XXe siècle avec plusieurs générations de physiciens et de mathématiciens prodigieusement doués, comme Lev Landau, Frenkel et Gelfand, mais aussi Mikhaïl Gromov.
Invisibilité et superlentilles
Dès 1967, Veselago avait compris que si l’on arrivait à fabriquer un jour des matériaux avec un indice de réfraction négatif, il serait possible de réaliser des lentilles plates
aux propriétés étonnantes. On devrait ainsi pouvoir obtenir des images
dont la résolution serait inférieure à la limite théorique des lentilles
normales, à indice positif. Mieux, il serait possible de former dans l’air des images en 3D.
Des décennies de progrès technologiques ont été
nécessaires pour parvenir à fabriquer ces métamatériaux. Il a fallu
notamment apprendre à réaliser de minuscules structures périodiques à
des échelles inférieures à la longueur d'onde de la lumière
que l'on veut manipuler. Malheureusement, ces structures périodiques
doivent donc être d’autant plus petites que l’on veut modifier la
propagation de rayons lumineux associés à de petites longueurs d’onde.
Il semblait presque impossible d’obtenir des lentilles plates
concentrant la lumière ultraviolette.
En haut, on voit une ouverture en forme d'anneau dans une feuille opaque en chrome
(en gris) déposée sur une lentille plate en métamatériau. Une lumière
ultraviolette passant à travers ce dispositif donne une image en 3D de
l'anneau en sortie. En bas à gauche, une image prise au microscope électronique d'un anneau en chrome déposé sur la lentille, et à droite l'image obtenue en UV (fausses couleurs) en sortie. © Lezec, NIST
Lentille prometteuse pour la photolithographie
Cela vient de changer grâce à une équipe de chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST). Comme ils l'expliquent dans un article publié dans Nature, au lieu de créer des structures périodiques avec des tailles de l’ordre de dix nanomètres,
il leur a suffi d’empiler judicieusement des couches alternées d’argent
et de dioxyde de titane. L’obtention d’un tel sandwich avec des couches
épaisses de quelques nanomètres
seulement est une opération de routine pour les physiciens du solide
depuis longtemps. En bonus, le passage d’un faisceau de lumière
ultraviolette à travers la lentille plate que les chercheurs ont
réalisée peut être interrompu à volonté en soumettant le métamatériau à
des ondes électromagnétiques de hautes fréquences.
Selon l’un des auteurs de la découverte, Henri Lezec,
« notre lentille devrait permettre aux autres chercheurs de manipuler
la lumière ultraviolette à petites distances avec une plus grande
facilité. Or, avec ses photons énergétiques, la lumière ultraviolette a une myriade d’applications en photochimie, en microscopie à fluorescence et pour la fabrication des semi-conducteurs.
Comme notre lentille est très facile à réaliser, cela devrait inciter
les chercheurs à explorer ses possibilités dans ces domaines ».
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire