Les propriétés magnétiques d’un matériau peuvent affecter la façon dont il interagit avec la lumière. Crédit : Ihar Faniayeu/Université de Göteborg
Les chercheurs ont découvert comment fabriquer un métamatériau optique qui servirait de base à diverses nouvelles technologies.
Une nouvelle approche a permis aux chercheurs de l’Université Aalto de créer une sorte de métamatériau qui était jusqu’à présent hors de portée des technologies existantes. Contrairement aux matériaux naturels, métamatériaux et les métasurfaces peuvent être adaptées pour avoir des propriétés électromagnétiques spécifiques, ce qui signifie que les scientifiques peuvent créer des matériaux présentant des caractéristiques souhaitables pour les applications industrielles.
L’effet magnétoélectrique non réciproque
Le nouveau métamatériau profite de l’effet magnétoélectrique non réciproque (NME). L’effet NME implique un lien entre des propriétés spécifiques du matériau (son magnétisation et sa polarisation) et les différentes composantes du champ de la lumière ou d’autres ondes électromagnétiques. L’effet NME est négligeable dans les matériaux naturels, mais les scientifiques ont tenté de l’améliorer en utilisant des métamatériaux et des métasurfaces en raison du potentiel technologique que cela permettrait.
« Jusqu’à présent, l’effet NME n’a pas conduit à des applications industrielles réalistes. La plupart des approches proposées ne fonctionneraient que pour les micro-ondes et non pour la lumière visible, et elles ne pourraient pas non plus être fabriquées avec la technologie disponible », explique Shadi Safaei Jazi, doctorant à Aalto. L’équipe a conçu un métamatériau optique NME qui peut être créé avec la technologie existante, en utilisant des matériaux conventionnels et des techniques de nanofabrication.
Révolutionner les applications optiques
Le nouveau matériau ouvre la voie à des applications qui nécessiteraient autrement un champ magnétique externe puissant pour fonctionner – par exemple, la création d’un véritable verre à sens unique. Le verre actuellement vendu comme « unidirectionnel » est simplement semi-transparent, laissant passer la lumière dans les deux sens. Lorsque la luminosité est différente entre les deux côtés (par exemple, à l’intérieur et à l’extérieur d’une fenêtre), il agit comme un verre sans tain. Mais un verre unidirectionnel basé sur NME n’aurait pas besoin d’une différence de luminosité car la lumière ne pourrait le traverser que dans une seule direction.
« Imaginez simplement avoir une fenêtre avec ce verre dans votre maison, votre bureau ou votre voiture. Quelle que soit la luminosité extérieure, les gens ne pourraient rien voir à l’intérieur, alors que vous profiteriez d’une vue parfaite depuis votre fenêtre », explique Safaei. Si la technologie réussit, ce verre unidirectionnel pourrait également rendre les cellules solaires plus efficaces en bloquant les émissions thermiques que les cellules existantes renvoient vers le soleil, ce qui réduit la quantité d’énergie qu’elles captent.
La recherche a été publiée dans Communications naturelles le 12 février 2024.
