Les aérogels sont fabriqués à l’aide de solutions aqueuses et ne nécessitent pas de procédures de fabrication complexes, ce qui est très prometteur pour une production durable à grande échelle à faible coût. Crédit : Thor Balkhed
Des chercheurs de l’Université de Linköping en Suède ont réalisé des progrès significatifs dans le domaine de la technologie des ondes térahertz, comme le rapporte une étude publiée dans la revue Science avancée. Ils ont démontré que la transmission de la lumière térahertz peut être ajustée lorsqu’elle passe à travers un aérogel composé de cellulose et d’un polymère conducteur. Ce développement est très prometteur pour améliorer les applications dans des domaines tels que l’imagerie médicale avancée et la communication, mettant en évidence le potentiel considérable des ondes térahertz à haute fréquence.
La gamme térahertz couvre les longueurs d’onde situées entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique. Sa fréquence est très élevée. Grâce à cela, de nombreux chercheurs estiment que la gamme térahertz présente un grand potentiel d’utilisation, entre autres, dans l’exploration spatiale, les technologies de sécurité et les systèmes de communication. En imagerie médicale, elle peut également constituer un substitut intéressant aux examens aux rayons X puisque les ondes peuvent traverser la plupart des matériaux non conducteurs sans endommager aucun tissu.
L’aérogel peut obtenir une hydrophobie élevée par de simples modifications chimiques. Crédit : Thor Balkhed
Il existe cependant plusieurs obstacles technologiques à surmonter avant que les signaux térahertz puissent être largement utilisés. Par exemple, il est difficile de créer un rayonnement térahertz de manière efficace et des matériaux capables de recevoir et d’ajuster la transmission des ondes térahertz sont nécessaires.
Percée dans la modulation des ondes térahertz
Des chercheurs de l’université de Linköping ont mis au point un matériau dont l’absorption des signaux térahertz peut être activée et désactivée par une réaction redox. Le matériau est un aérogel, l’un des matériaux solides les plus légers au monde.
« C’est comme un filtre réglable pour la lumière térahertz. Dans un état, le signal électromagnétique ne sera pas absorbé et dans l’autre état, il le pourra. Cette propriété peut être utile pour les signaux à longue portée provenant de l’espace ou des signaux radar », explique Shangzhi Chen, postdoctorant au Laboratoire d’électronique organique (LOE) de l’Université de Linköping.
Qilun Zhang et Chaoyang Kuang, chercheurs au Laboratoire d’électronique organique. Crédit : Thor Balkhed
Les chercheurs de Linköping ont utilisé un polymère conducteur, le PEDOT:PSS, et de la cellulose pour créer leur aérogel. Ils ont également conçu l’aérogel en pensant aux applications extérieures. Il est à la fois hydrofuge (hydrophobe) et peut être naturellement dégivré par chauffage au soleil.
Les polymères conducteurs présentent de nombreux avantages par rapport aux autres matériaux utilisés pour créer des matériaux accordables. Entre autres choses, ils sont biocompatibles, durables et possèdent une grande capacité d’adaptation. L’accordabilité vient de la capacité de modifier la densité de charge dans le matériau. Les grands avantages de la cellulose sont son coût de production relativement faible par rapport à d’autres matériaux similaires et le fait qu’il s’agit d’un matériau renouvelable essentiel pour des applications durables.
« La transmission des ondes térahertz dans une large gamme de fréquences pourrait être régulée entre environ 13 % et 91 %, ce qui représente une très large plage de modulation », explique Chaoyang Kuang, postdoctorant au LOE.
Financement : Vetenskapsrådet, Stiftelsen för Strategisk Forskning, la Fondation pour l’internationalisation de l’enseignement supérieur et de la recherche, Knut et Alice Wallenbergs Stiftelse, Wallenberg Wood Science Center, l’initiative stratégique du gouvernement suédois en matière de nouveaux matériaux fonctionnels, AFM, à l’Université de Linköping.
