Depuis plus d'un siècle, des revêtements optiques ont été utilisés pour mieux refléter certaines longueurs d'onde de la lumière des lentilles et d'autres dispositifs ou, inversement, pour mieux transmettre certaines longueurs d'onde à travers eux. Par exemple, les revêtements des lunettes teintées reflètent, ou "bloquer, " la lumière bleue nocive et les rayons ultraviolets.

Mais jusqu'à maintenant, aucun revêtement optique n'avait jamais été développé qui pourrait simultanément réfléchir et transmettre la même longueur d'onde, ou couleur.

Dans un journal en Nature Nanotechnologie , des chercheurs de l'Université de Rochester et de l'Université Case Western Reserve décrivent une nouvelle classe de revêtements optiques, les revêtements optiques à résonance de Fano (FROC), qui peut être utilisé sur des filtres pour refléter et transmettre des couleurs d'une pureté remarquable.

En outre, le revêtement peut être conçu pour ne refléter entièrement qu'une plage de longueurs d'onde très étroite.

"L'étroitesse de la lumière réfléchie est importante car on veut avoir un contrôle très précis de la longueur d'onde, " dit l'auteur correspondant Chunlei Guo, professeur à l'Institut d'optique de Rochester. "Avant notre technologie, le seul revêtement qui pouvait le faire était un miroir diélectrique multicouche, c'est beaucoup plus épais, souffre d'une forte dépendance angulaire, et est beaucoup plus cher à fabriquer. Ainsi, notre revêtement peut être une alternative peu coûteuse et performante."

Les chercheurs envisagent quelques applications pour la nouvelle technologie. Par exemple, ils montrent comment les FROC pourraient être utilisés pour séparer les bandes thermiques et photovoltaïques du spectre solaire. Une telle capacité pourrait améliorer l'efficacité des dispositifs qui utilisent la production d'énergie thermique-électrique hybride comme option d'énergie solaire. " Diriger uniquement la bande utile du spectre solaire vers une cellule photovoltaïque évite sa surchauffe, " dit Guo.

La technologie pourrait également permettre de multiplier par six la durée de vie d'une cellule photovoltaïque. Et le reste du spectre "est absorbé sous forme d'énergie thermique, qui pourrait être utilisé d'autres manières, y compris le stockage d'énergie pour la nuit, production d'électricité, assainissement de l'eau à énergie solaire, ou chauffer une réserve d'eau, " dit Guo.

"Ces revêtements optiques peuvent clairement faire beaucoup de choses que les autres revêtements ne peuvent pas faire, " ajoute Guo. Mais comme pour d'autres nouvelles découvertes, "il nous faudra un peu de temps, à nous ou à d'autres laboratoires, pour étudier plus avant cela et proposer plus d'applications.

"Même quand le laser a été inventé, les gens étaient d'abord confus quant à ce qu'il fallait en faire. C'était une nouveauté à la recherche d'une application."

Le laboratoire de Guo, le Laboratoire Laser Femtoseconde de Haute Intensité, est connu pour son travail de pionnier dans l'utilisation de lasers femtosecondes pour graver des propriétés uniques dans les surfaces métalliques.

Le projet FROC est né d'un désir d'explorer des moyens « parallèles » de créer des surfaces uniques qui n'impliquent pas de gravure au laser. "Certaines applications sont plus faciles avec le laser, mais d'autres sont plus faciles sans eux, " dit Guo.

résonance fano, du nom du physicien Ugo Fano, est un phénomène répandu de diffusion d'ondes observé pour la première fois comme un principe fondamental de la physique atomique impliquant des électrons. Plus tard, les chercheurs ont découvert que le même phénomène peut également être observé dans les systèmes optiques. "Mais cela impliquait des conceptions très complexes, " dit Guo.

Guo et ses collègues ont trouvé un moyen plus simple de tirer parti de la résonance Fano dans leurs revêtements optiques.

Ils ont appliqué une mince, Film de germanium de 15 nanomètres d'épaisseur sur une surface métallique, créant une surface capable d'absorber une large bande de longueurs d'onde. Ils ont combiné cela avec une cavité qui supporte une résonance à bande étroite. Les cavités couplées présentent une résonance de Fano capable de réfléchir une bande de lumière très étroite.