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Antenne optique : vers des DVD à trois téraoctets ?

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A l'aide d'une antenne optique, un laser du commerce peut être concentré sur quelques dizaines de nanomètres, pour des applications potentielles en tout genre.

Dans certaines conditions, un rayon électromagnétique touchant une surface métallique ne se réfléchit pas : il se propage sur l'interface. Causé par une excitation collective d'électrons, ce phénomène est appelé plasmon de surface.

Des disques optiques qui engrangeraient des téraoctets de données, des pinces fines pour atomes ou un microdétecteur d'impuretés durant la fabrication des semi-conducteurs ? Ken Crozier ne sait pas exactement à quoi servira la trouvaille(1) de l'équipe qu'il dirige à l'université de Harvard (Cambridge, Massachusetts), mais il est persuadé qu'un pas important a été franchi dans l'utilisation des lasers.

Le dispositif mis au point est d'abord une antenne optique, c'est-à-dire une structure capable d'émettre ou de réémettre des ondes lumineuses comme une antenne classique le fait dans le domaine radio. La différence tient à la taille, proportionnelle à la longueur d'onde concernée : les dimensions de l'antenne optique sont de l'ordre de la centaine de nanomètres.

Celle des chercheurs d'Harvard utilise un phénomène connu sous le nom de plasmon de surface, qui apparaît à l'interface entre deux milieux de constantes diélectriques différentes. Il est déjà utilisé en spectrocopie.

Leur « antenne plasmonique laser », comme ils l'ont baptisée, recueille la lumière du laser (de longueur d'onde 0,8 micron, soit le rouge extrême) et la concentre sur une surface minuscule, de seulement quelques dizaines de nanomètres de diamètre.

Manipuler des atomes

"Ce système pourrait être intégré dans un appareil de stockage optique, explique Ken Crozier, pour écrire des bits beaucoup plus petits qu'avec les méthodes conventionnelles. Un jour, nous pourrons graver trois téraoctets sur un disque optique..."

Son collègue Federico Capasso va plus loin : "Cette invention étend l'utilisation des lasers à semi-conducteurs - les plus courants du commerce - à l'échelle nanométrique. Cela signifie que l'antenne laser plasmonique est potentiellement utilisable dans un large domaine d'applications scientifiques et techniques, comme la microscopie, l'imagerie chimique et la spectroscopie."

Ken Crozier imagine, lui, d'utiliser cette antenne pour manipuler des atomes ou pour améliorer la fabrication des semi-conducteurs, par exemple en détectant les impuretés.

(1) E. CUBUKCU, Plasmonic laser antenna, Applied Physics Letters, vol 89, pp. 093120 (2006)

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