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Vers une miniaturisation extrême du guidage de la lumière sur de grandes distances

La lumière permet de transmettre de grandes quantités d'informations, comme le montrent les fibres optiques. Pour autant, plusieurs défis restent à relever pour les chercheurs, en particulier celui de la miniaturisation, la fibre optique permettant difficilement de confiner la lumière dans une largeur inférieure au micromètre, soit 10-6 mètres.

Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs travaillent sur les plasmons, des oscillations collectives qui se produisent lorsque des électrons circulant librement dans des métaux nobles comme l'or ou l'argent se mettent parfois, sous l'effet de la lumière, à osciller à leur surface. Or, en transmettant aux électrons en mouvement l'énergie portée par les photons, il est alors possible d'acheminer de l'information via des structures encore plus étroites que les fibres optiques.

Les spécialistes de cette discipline nouvelle qu'est la plasmonique s'intéressent désormais aux propriétés optiques de nanoparticules cristallines, la surface lisse de celles-ci évitant ainsi de perturber les oscillations des électrons et limitant les pertes d'énergie. L'exploitation des propriétés de ces nanoparticules devrait en effet permettre simultanément des confinements de l'ordre du nanomètre et le transport de l'information sur de grandes distances.

C'est dans ce cadre que l'équipe pluridisciplinaire du Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales, le CEMES, du CNRS, en collaboration avec des physiciens de Singapour et des chimistes de Bristol, a découvert qu'en alignant des nanoparticules d'or de dix nanomètres de diamètre sous la forme de chaîne, les plasmons qu'elles portent génèrent des oscillations particulières, propices à la propagation ultra-confinée.

Mais pour éviter la perte d'énergie qui se produit lors de chaque passage entre deux particules, les chercheurs ont eu l'idée de produire des nano-perles, en focalisant un faisceau électronique à haute énergie, de manière à former un réseau continu et cristallin, ce qui permet aux plasmons d'osciller librement sur de très grandes distances tout en restant confinés suivant le diamètre des nanoparticules.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

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