Un nouveau système d’imagerie pourrait nous aider à voir plus profondément que jamais dans l’univers. La même technologie puissante pourrait également nous aider à analyser la composition chimique de matériaux quotidiens tels que les aliments et les médicaments beaucoup plus rapidement et avec une plus grande précision que les méthodes actuelles.
Dans une étude publiée dans la revue Naturedes chercheurs de l'Université Tsinghua en Chine ont introduit un petit appareil appelé RAFAEL (Spectro-imageur au lithium-niobate reconfigurable, adaptatif, rapide et efficace) qui utilise la photonique avancée pour capturer la lumière avec des détails exceptionnels à grande vitesse.
RAFAEL est conçu pour améliorer considérablement la spectroscopie, la technique utilisée pour étudier la structure physique et la composition chimique de la matière. Il est utilisé pour tout, de la cartographie de l'espace profond à la recherche de contaminants dans l'eau et au diagnostic des maladies, et il fonctionne en décomposant la lumière provenant d'un objet et en analysant les différentes couleurs (longueurs d'onde). Bien qu’incroyablement puissants, les spectromètres traditionnels sont souvent confrontés à un compromis : pour obtenir des détails très fins, vous devez bloquer une grande partie de la lumière. Ou si vous laissez entrer beaucoup de lumière, vous perdez en résolution ou en sensibilité.
Les chercheurs ont résolu ce problème en créant la puce RAFAEL, qui remplace les grands instruments de laboratoire complexes par un minuscule système intégré. Ils ont placé une couche de niobate de lithium (un cristal synthétique connu pour ses propriétés optiques uniques) sur une puce d'appareil photo standard. En appliquant une tension, le système modifie instantanément le comportement de chaque pixel afin que chacun code différentes longueurs d'onde de lumière. Ensuite, de puissants algorithmes informatiques décodent instantanément l’image codée en une image ultra-claire.
Essais RAFAËL
L'équipe a soumis RAFAEL à plusieurs tests de performances pour démontrer ses capacités. Dans l'un d'entre eux, il a atteint une clarté maximale tout en capturant 73,2 % de la lumière, ce qui le rend deux fois plus efficace que les meilleurs imageurs comparables. Ils ont également intégré la puce à un objectif commercial et l’ont pointée vers une région du ciel nocturne. En une seule et courte exposition, il a capturé les spectres haute résolution de 5 600 étoiles, prouvant qu’il peut cartographier l’univers des milliers de fois plus rapidement et avec une plus grande sensibilité que les instruments existants.
« RAFAEL rompt le compromis inhérent entre sensibilité, résolution spectrale et efficacité d'observation, ouvrant la voie à une spectroscopie instantanée haute performance mais intégrée », ont écrit les chercheurs dans leur article.
Malgré ses performances impressionnantes, RAFAEL n’est encore qu’un prototype de laboratoire et n’est pas encore prêt à être utilisé. Avant de pouvoir l'intégrer dans des appareils du monde réel, les chercheurs visent à améliorer l'efficacité informatique et à réduire le coût global du système.
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 maintenir en vie le journalisme scientifique indépendant. Si ce reporting vous intéresse, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte en guise de remerciement.
