Dans une percée pour les technologies de nouvelle génération, les scientifiques ont appris à contrôler avec précision le comportement de minuscules vagues de lumière et d'électrons, ouvrant la voie à des communications plus rapides et des dispositifs quantiques.
Le contrôle de la lumière aux plus petites échelles est crucial pour créer des appareils incroyablement petits, rapides et efficaces. Au lieu de fils et de circuits volumineux, nous pouvons utiliser la lumière pour transmettre des informations. Un défi de cette approche est que la lumière, avec sa longueur d'onde relativement grande, ne se limite pas facilement aux petits espaces.
Cependant, dans une étude publiée dans la revue Lumière: Science et applicationsles chercheurs ont développé une méthode pour contrôler de minuscules vagues de lumière et d'électrons appelés polaritons plasmon Dirac (DPPS).
Contrairement à la lumière standard, les DPP peuvent se faufiler dans de minuscules espaces qui sont des centaines de fois plus petits que leur longueur d'onde naturelle. Cela signifie que la lumière peut être confinée et guidée dans les appareils à l'échelle nanométrique. Dans cette nouvelle recherche, les scientifiques ont démontré comment ils contrôlaient les DPP dans la gamme de fréquences de Terahertz (THz). Cette région est située entre les micro-ondes et la lumière infrarouge dans le spectre électromagnétique et est une partie largement sous-explorée du spectre lumineux.
L'équipe de recherche a pu contrôler ces vagues en utilisant une classe spéciale de nanomatériaux appelés isolatrices topologiques (TIS). Les TIS sont uniques car leur intérieur se comporte comme un isolant électrique tandis que la surface agit comme un conducteur. Plus précisément, les chercheurs ont travaillé avec un matériau avancé appelé épitaxial bi2SE3. Ils ont organisé de minuscules bandes de ce matériau côte à côte avec des lacunes entre elles. L'ajustement des lacunes a eu deux conséquences importantes.
Tout d'abord, ils ont pu régler ou contrôler la longueur d'onde des vagues, ce qui le rend environ 20% plus court. Deuxièmement, ils ont prolongé la longueur d'atténuation de plus de 50%. Il s'agit des vagues de distance qui peuvent voyager avant de perdre une quantité importante d'énergie. Ces deux réalisations ont abordé les principaux défis de l'utilisation des DPP (élan plus élevé qu'un faisceau d'éclairage ordinaire, et ils perdent rapidement de l'énergie), ce qui les rend plus pratiques pour les applications du monde réel.
« Nos résultats démontrent qu'il est possible de personnaliser la réponse spectrale de Bi2SE3-Res résonateurs THz basés en ajustant l'écart. Ces connaissances peuvent être adoptées comme stratégie de conception pour la mise en œuvre d'architectures basées sur TI « , a écrit les chercheurs dans leur étude.
Cette percée dans le contrôle des ondes lumineuses pourrait conduire à la création de dispositifs THz réglables et économes en énergie. Les ondes THz peuvent transporter plus de données que le Wi-Fi ou la 5G actuel, ce qui signifie des téléchargements rapides et un réseau plus sécurisé. La technologie pourrait également créer une imagerie médicale plus claire et plus sûre et fournir les éléments constitutifs des ordinateurs quantiques plus puissants.
Écrit pour vous par notre auteur Paul Arnold, édité par Lisa Lock, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
