Une nano-antenne qui oriente la lumière

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Une nano-antenne qui oriente la lumière



Des chercheurs espagnols ont mis au point une antenne capable de diriger la lumière, à l'échelle d'un atome.

Contrôler la lumière à l'échelle des atomes. Pour réaliser ce rêve, les physiciens se sont lancés depuis une quinzaine d'années dans une course à la miniaturisation des systèmes optiques. Ils sont ainsi parvenus à créer des boîtes quantiques, sorte d'atomes artificiels capables d'émettre un seul photon à la fois, ou encore des cristaux photoniques, qui permettent de modifier la durée pendant laquelle un atome émet de la lumière. Une nouvelle étape importante vient aujourd'hui d'être franchie par des chercheurs espagnols [1]. Ils ont mis au point une antenne métallique de taille nanométrique capable de rayonner la lumière d'un atome dans une direction bien précise.

Fils d'or. Pour accomplir cette première, les physiciens se sont tout simplement inspirés de la forme en râteau de nos antennes de télévision, conçues justement pour capter un signal provenant d'une direction donnée. Leur nano-antenne est ainsi constituée de cinq brins en or mesurant chacun une centaine de nanomètres de long. Les chercheurs ont ensuite placé à côté d'une des branches de l'antenne une boîte quantique, la source de lumière en tant que telle. "En temps normal, une telle source émet des photons dans toutes les directions, explique Jean-Jacques Greffet, de l'institut d'optique à Palaiseau. Mais à proximité de l'antenne, la boîte quantique transmet très rapidement son énergie à cette dernière, qui est alors parcourue par un courant électrique et rayonne à son tour de la lumière. Et du fait des interférences entre les brins, la lumière ne se propage alors que dans une direction bien définie." L'équipe a même réussi à modifier la direction d'émission de la lumière en faisant varier la longueur de l'antenne, exactement comme pour une antenne de télévision.

Si le concept d'une telle nano-antenne n'est pas nouveau, sa réalisation pratique avait jusqu'ici posé bien des soucis aux chercheurs du monde entier. "Il fallait en particulier être capable de positionner la source de lumière à quelques nanomètres seulement de l'antenne pour qu'elle fonctionne, chose encore impossible il y a peu", confie Jean-Jacques Greffet. En faisant sauter ce verrou, les chercheurs espagnols ouvrent la voie à tout un champ d'applications. Dans le domaine de la cryptographie quantique d'abord, où les photons transportent une clé secrète a priori inviolable qui code des données confidentielles, l'antenne permettra de faire entrer un à un dans une fibre optique les grains de lumière avec une très grande précision. Pour l'analyse spectroscopique ensuite, l'antenne, cette fois utilisée en réception, concentrera, tel un minuscule entonnoir, la lumière sur une surface de quelques nanomètres, ce qui permettra de détecter des molécules présentes même à l'état de trace. Les nano-antennes n'ont pas fini de faire parler d'elles.

La Recherche

[nomade27Equipe du forum]

Prodigieux!
Le microcosme nous apprendra peut-être bientôt comment fonctionne le macrocosme...

Cordialement