Un examen mondial des progrès réalisés dans l’intégration de métasurfaces (minces réseaux planaires de nanostructures) dans des dispositifs optoélectroniques met en évidence leur potentiel à transformer des technologies telles que les diodes électroluminescentes (DEL), les lasers, les modulateurs optiques et les photodétecteurs. Ces progrès peuvent ouvrir la voie à des percées dans des secteurs tels que la réalité augmentée et virtuelle (AR/VR), la communication optique, la gestion thermique, l’énergie solaire et les technologies quantiques.
L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Institut A*STAR de recherche et d’ingénierie des matériaux (A*STAR IMRE) et de l’Université de Stanford, et en collaboration avec l’Université technologique de Nanyang et l’Université de technologie et de design de Singapour, a été publiée dans Science le 29 novembre 2024.
Les métasurfaces sont des couches extrêmement fines et techniques constituées de minuscules blocs de construction (nanostructures) qui peuvent plier, réfléchir ou modifier la lumière avec précision. Ces matériaux avancés offrent des opportunités pour améliorer les performances des appareils. Par exemple, les photodétecteurs intégrés à la métasurface peuvent capturer des informations lumineuses plus complexes, telles que des données spectrales et de polarisation, favorisant ainsi les progrès des systèmes d’imagerie et de l’informatique optique. De même, dans les LED, les métasurfaces améliorent les rendements quantiques et permettent une directionnalité et un contrôle précis des couleurs dans les LED.
En intégrant ces matériaux polyvalents dans des dispositifs tels que les LED, les lasers et les photodétecteurs, les chercheurs ont démontré un potentiel important d’amélioration en termes de performances, d’efficacité et de compacité.
« Les métasurfaces offrent une approche révolutionnaire de la manipulation de la lumière, combinant précision, polyvalence et compacité », a déclaré le Dr Ha Son Tung, scientifique principal d’A*STAR IMRE. « Cela pourrait remodeler la manière dont des secteurs tels que les énergies renouvelables, les soins de santé et la fabrication de pointe utilisent la lumière. »
Les efforts futurs se concentreront sur l’amélioration de la multifonctionnalité des métasurfaces, leur permettant de remplir simultanément des fonctions optiques, électroniques et thermiques. Pour faciliter la mise à l’échelle des applications commerciales, l’équipe vise à développer des techniques de fabrication évolutives qui s’alignent sur les normes de l’industrie et garantissent la compatibilité des matériaux pour une intégration transparente.
Plus d’informations :
Son Tung Ha et al, Métadispositifs optoélectroniques, Science (2024). DOI : 10.1126/science.adm7442