Des chercheurs de l’université de Boston ont présenté mardi dernier à San Francisco lors de l’IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), les résultats de leur recherche sur les métamatériaux flexibles dans la gamme de fréquence des térahertz. Les expériences réalisées ont permis de créer de tels matériaux fournissant, selon eux une avancée significative dans la création des métamatériaux non planaires, multi couches. L’équipe a par ailleurs annoncé la conception d’un cylindre capable d’agir comme une cape d’invisibilité.
Soumis à un champ électromagnétique ou à de la lumière, les métamatériaux réagissent en induisant un champ magnétique interne, et qui modifie la course des rayons lumineux. Mais leur principal intérêt est leur faculté d’obtenir un indice de réfraction négatif.
Pour réaliser ces métamatériaux, les chercheurs de Boston ont utilisé un grand nombre de split-ring resonator (SRR). Les SRR sont composés d’une paire d’anneaux concentriques en métal non magnétiques pouvant entrer en résonance en présence d’un flux magnétique. Ils ont la particularité d’afficher une perméabilité négative pour des fréquences légèrement supérieures à la résonance. En exposant des structures SRR, ayant des fréquences de résonance comprises entre 0.25 et 2.5 THz, à des radiations incidentes provenant de différentes directions et à des fréquences juste supérieures à la résonance, un coefficient diélectrique négatif est observé.
Le concept n’est pas nouveau. Beaucoup de ces idées étaient à l’origine implantées pour des micro-ondes. Cependant la fabrication des cellules micro-ondes évolue actuellement vers les fréquences de la gamme visible. D’autant plus que la gamme des térahertz, surnommée "le THz gap", est délaissée par les moyens de communication actuels, le fonctionnement de ces ondes à mi-chemin entre l’optique et la radiofréquence étant encore mal connu. Les métamatériaux pourraient donc jouer un rôle important dans l’exploration de cette zone.
Grâce à la conception des métamatériaux, les chercheurs de l’équipe de Boston ont réussi à concevoir une cape d’invisibilité de forme cylindrique adaptée pour des ondes incidentes de fréquence 0.5 THz. La cape d’invisibilité est une transformation particulière qui permet à une région de l’espace de dévier la lumière en amont et de récupérer en aval des rayons de même phase et de même amplitude. Un observateur ne peut alors déceler la présence de cet espace. Les ondes électromagnétiques provenant de différents angles sont guidés autour et renvoyés de l’autre côté sans pénétrer dans la région. Les couches de métamatériaux ont été fabriquées à l’aide d’une couche en or de 200 nanomètres d’épaisseur suivie d’une couche d’adhérence de 10 nanomètres d’épaisseur en titane sur un substrat en polyimide d’épaisseur 20 micromètres.
Cependant l’utilisation de ce type de cape reste encore très limitée. En effet, l’invisibilité n’est valable que pour une longueur d’onde précise. Un des prochains défis sera de trouver le moyen d’élargir le spectre d’action de ces structures, pour qu’elles ne soient pas cantonnées à une seule longueur d’onde. En parallèle, un grand nombre d’études sur les métamatériaux sont réalisées. On peut notamment citer les travaux du professeur Xiang Zhang à l’université de Berkley ou de R. Stanley Williams, directeur HP Quantum Science Research.
Source :
– Conférence à l’IEDM: session 11.6: "Flexibe Terahertz Metamaterials: Toward a Terahertz Metamaterial Invisible Cloak"
– "Méta-matériaux : L’invisibilité est en vue !" – Christophe Olry – 05/29/06 – https://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/meta-materiaux-linvisibilite-est-en-vue_9004/
Pour en savoir plus, contacts :
"Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index" – 08/11/08 – https://www.nature.com/nature/journal/v455/n7211/pdf/nature07247.pdf#a1
Code brève
ADIT : 57064
Rédacteur :
Arnaud Souillé ; [email protected]
