2024-04-23 11:27:19
Les gens ont compris depuis longtemps que, dans certaines circonstances, la lumière se comporte comme des ondes. Certains matériaux permettent à la lumière de les traverser et provoquent une torsion ou un changement de direction de l’onde. Cette caractéristique est cruciale pour les « isolateurs optiques » ou « diodes optiques », composants essentiels des réseaux de communications optiques. La lumière peut se déplacer dans une direction, mais elle ne peut pas se déplacer dans la direction opposée.
Dans une étude récente, des scientifiques allemands et indiens ont découvert que des matériaux ultrafins tels que le diséléniure de tungstène, lorsqu’ils sont soumis à de minuscules champs magnétiques, peuvent modifier la direction de la lumière visible de quelques degrés. Ils peuvent également faire pivoter la polarisation de la lumière visible de plusieurs degrés à certaines longueurs d’onde. Cette propriété rend les matériaux utiles pour les micropuces. L’équipe comprend des scientifiques de l’Université de Münster en Allemagne et de l’Institut indien d’enseignement et de recherche scientifiques (IISER) à Pune.
Un problème avec les isolateurs optiques conventionnels est leur taille, qui varie de millimètres à centimètres. Pour cette raison, les scientifiques ont du mal à créer des systèmes optiques compacts sur des circuits similaires à ceux utilisés dans l’électronique quotidienne. Actuellement, une puce informatique comprend des milliards de pièces, mais les puces optiques n’en comportent que quelques centaines.
Le travail de l’équipe germano-indienne s’avère cependant prometteur. Ils travaillent avec des matériaux 2D fragiles bien plus fins que les cheveux humains et ne comportent que quelques couches atomiques épaisses. Une étape significative vers la réduction des systèmes optiques sur puces pourrait aboutir à des isolateurs optiques considérablement plus petits.
La lumière polarisée linéairement traverse un semi-conducteur atomiquement mince dans un champ magnétique. La polarisation est tournée et légèrement elliptique (schéma schématique). Crédit : Communications Nature
Le professeur Rudolf Bratschitsch de l’Université de Münster a déclaré : «À l’avenir, les matériaux bidimensionnels pourraient devenir le cœur des isolateurs optiques et permettre l’intégration sur puce des technologies de calcul et de communication optiques actuelles et futures.»
Le groupe a découvert pourquoi leur découverte est efficace : les matériaux ultra-minces tels que les semi-conducteurs 2D présentent une torsion de polarisation significative lorsqu’ils sont exposés à un petit champ magnétique en raison de paires d’excitons, qui sont des électrons et des trous liés.
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