Des scientifiques du département de chimie physique de l’Institut Fritz Haber de la Société Max Planck ont fait une découverte importante dans le domaine de la nanotechnologie, comme le détaille leur dernier article. publication dans Matériaux avancésLeur article, intitulé « Spectroscopic and Interferometric Sum-Frequency Imaging of Strongly Coupled Phonon Polaritons in SiC Metasurfaces », présente une nouvelle méthode de microscopie qui permet la visualisation sans précédent des nanostructures et de leurs propriétés optiques.
Les métamatériaux, conçus à l’échelle nanométrique, présentent des propriétés uniques que l’on ne retrouve pas dans les matériaux naturels. Ces propriétés proviennent de leurs éléments constitutifs à l’échelle nanométrique, qui, jusqu’à présent, étaient difficiles à observer directement en raison de leur taille inférieure à la longueur d’onde de la lumière. Les recherches de l’équipe surmontent cette limitation en utilisant une nouvelle technique de microscopie qui peut révéler simultanément les structures nanométriques et macroscopiques de ces matériaux.
La principale découverte de cette recherche est une avancée méthodologique qui permet de visualiser des structures jusqu’alors trop petites pour être observées avec la microscopie traditionnelle. En utilisant la lumière de manière innovante, les scientifiques ont découvert comment « piéger » une couleur de lumière dans la structure et utiliser un mélange avec une seconde couleur qui peut quitter la structure pour visualiser cette lumière piégée. Cette astuce révèle le monde caché des métamatériaux optiques à l’échelle nanométrique.
Cette réussite est le fruit de plus de cinq années de recherche et développement, qui ont utilisé les caractéristiques uniques du laser à électrons libres (FEL) de l’Institut Fritz Haber. Ce type de microscopie est particulièrement spécial car il permet une compréhension plus approfondie des métasurfaces, ouvrant la voie à des avancées technologiques telles que la conception de lentilles, avec pour objectif ultime de créer des dispositifs optiques plus plats et plus efficaces.
En améliorant la compréhension des métasurfaces, cette recherche ouvre la porte au développement de nouvelles sources lumineuses et à la conception de sources lumineuses thermiques cohérentes.
« Nous n’en sommes qu’au début », déclare l’équipe de recherche, « mais les implications de nos travaux pour le domaine de l’optique plane et au-delà sont immenses. Notre technique nous permet non seulement de voir les performances complètes de ces nanostructures, mais aussi de les améliorer, en réduisant l’optique 3D à 2D et en rendant tout plus petit et plus plat. »
Plus d’informations :
Richarda Niemann et al, Imagerie spectroscopique et interférométrique de fréquences-sommes de polaritons de phonons fortement couplés dans les métasurfaces SiC, Matériaux avancés (2024). DOI: 10.1002/adma.202312507