Créer des dispositifs miniaturisés qui pourraient libérer des particules individuelles de lumière (des "photons uniques") peut être important pour diverses innovations technologiques. Et dans la fabrication de telles structures, les physiciens des Universités de Wurtzbourg (Bavière), Stuttgart et Ulm (Bade-Wurtemberg) ont réalisé une avancée majeure.
"Créer une source de photons uniques est en effet une condition préalable pour de nouvelles technologies comme celles de cryptage des données", explique Jens Pflaum, de l'Institut de Physique de l'Université de Wurtzbourg. Caractérisant plus finement l'information, ces composants permettraient par exemple que les données ne puissent plus être captées de façon inaperçue pendant leur transfert (le fameux "fishing"). Ce transfert reste risqué avec des sources de lumière conventionnelles telles que les lasers, car elles utilisent de grandes quantités de particules de lumière (ou "photons identiques") pour coder l'information, un processus qui n'est pas optimal et augmente le risque de fuite de données.
Les chercheurs allemands ont ainsi développé un dispositif novateur qui envoie des "photons uniques". Cette innovation a donné lieu à un article publié dans la revue "Nature Communications". La nouvelle source de lumière a plusieurs avantages : elle est composée de matériaux standards utilisés pour les diodes électroluminescentes organiques (OLED), est relativement simple à produire et peut être exploitée électriquement. Elément le plus important : elle fonctionne à température ambiante. C'est une caractéristique majeure, quand on sait que les composants optiques comparables composés de matériaux semi-conducteurs tels que l'arséniure de gallium ne peuvent être manipulés qu'à des températures bien en dessous de zéro.
Ce nouveau composant optique serait construit "à la manière des pixels d'un écran classique de téléphone cellulaire", a déclaré Pflaum. Sur un matériau de support - dans ce cas une lame de verre - une couche électriquement conductrice est appliquée. Puis les scientifiques y placent une matrice de matière plastique organique, dans laquelle des molécules individuelles d'un colorant sont incorporées. Des contacts électriques organiques se développent alors sur la matrice. En la connectant à une batterie, le courant passe dans les molécules de colorant et les met en mouvement, ce qui fait se libérer des photons uniques. Les physiciens ont démontré le phénomène par des mesures de corrélation de photons ("Photonenkorrelationsmessungen"), et ouvrent donc la voie à un codage de l'information plus fin, plus sûr, et moins gourmand en énergie.
