Deux équipes de recherche ont réalisé des structures qui pourraient aider à dissimuler des objets à la lumière du jour – franchissant une nouvelle étape vers le rendu visible, invisible. Les progrès récents s'appuient sur les avancées des métamatériaux, qui sont des structures microscopiques qui courbent la lumière dans des directions non naturelles.

Les métamatériaux ont déjà réussi à détourner les micro-ondes, rayonnement infrarouge et, étant donné les bonnes circonstances, couleurs visibles, afin qu'ils contournent les obstacles métalliques et les créatures vivantes.

"Ces expériences ont démontré la physique sous-jacente d'un dispositif de dissimulation, " a déclaré le professeur Costas Soukoulis de la Fondation pour la recherche et la technologie à Héraklion, Grèce, qui travaille également au développement de cette technologie à travers un projet de recherche appelé PHOTOMETA, financé par le Conseil européen de la recherche (ERC) de l'UE.

Mais le professeur Soukoulis a reconnu que les capes d'invisibilité existantes ne répondent toujours pas aux normes fixées par Persée ou Harry Potter et a déclaré que "la plupart des métamatériaux ont encore du mal à plier la lumière visible à l'œil nu".

Un inconvénient supplémentaire est la tendance des métamatériaux à absorber une partie de la lumière qui les traverse, qui projette une ombre reconnaissable. La plupart sont également encombrants à transporter et peu pratiques à fabriquer.

Cependant, Dr Patrice Genevet du centre de recherche CRHEA de Valbonne, La France, espère relever ces défis en utilisant des matériaux légers et des techniques visuelles de l'industrie de l'affichage électronique.

Dans le cadre de ses recherches financées par l'ERC, LAMPE PLATE, Le Dr Genevet recouvre les lentilles plates de fines couches de nitrure de gallium, le matériau qui émet de la lumière bleue dans les écrans LED.

Le nitrure de gallium est ensuite sculpté dans des piliers suffisamment petits pour créer des retards dans la façon dont les ondes lumineuses les traversent. Après avoir étudié comment des piliers de formes différentes déforment la lumière, Le Dr Genevet peut désormais concevoir des verres qui forcent la lumière dans n'importe quelle direction, en le bouclant latéralement ou en arrière à la demande.

Tous les métamatériaux peuvent réaliser des exploits similaires, mais les matériaux électroniques comme le nitrure de gallium sont inhabituels dans la mesure où ils le font avec la lumière visible. Les propriétés du matériau offrent la possibilité de développer un jour un dispositif de dissimulation réel.

'Si vous voulez courber la lumière autour d'angles aigus, vous devez utiliser des matériaux introuvables dans la nature, dit le docteur Genevet.

Alors que les métamatériaux conventionnels ont tendance à être mal adaptés pour se déplacer sans se faire remarquer, Le Dr Genevet façonne ses piliers en couches minces qui pourraient, en principe, être déposés sur des surfaces flexibles et incorporés dans des combinaisons furtives.

Il a également réduit l'absorption lumineuse en optimisant la conception de ses piliers, augmenter la transmission optique de ses verres plats de 60 % à près de 90 %, et étudie maintenant si le nitrure de gallium peut remplacer les pertes restantes en émettant sa propre lumière.

Ces améliorations sont à un stade précoce de développement, mais la technologie trouve déjà des applications dans d'autres marchés où le poids est une dépense.

Par exemple, à bord de l'observatoire spatial de l'Agence spatiale européenne, le vaisseau spatial Gaia utilise des matériaux similaires dans ses efforts pour diviser la lumière et aider à mesurer plus précisément la composition des étoiles.

Le Dr Genevet s'attend à ce que le travail avec des techniques établies permette à terme de produire en masse des lentilles plates de manière plus économique que les métamatériaux tridimensionnels disponibles aujourd'hui.

Camouflage

Pour tout leur mérite, les piliers de nitrure de gallium partagent un défaut de conception avec la plupart des autres métamatériaux. Chaque rangée de piliers ne fonctionne que dans une gamme étroite de couleurs, ce qui signifie que l'objet qu'il enveloppe reste visible dans tous les autres.

Pendant ce temps, Le professeur Soukoulis travaille sur des solutions stratégiques à des questions fondamentales de cette nature. Plus tôt cette année, il a révélé un alliage strontium-titane qui modifie la fréquence de la lumière et peut la guider en fonction de la température ambiante.

"Cette approche caméléon ne masquerait toujours un objet que d'une couleur à la fois, mais nous pourrions choisir cette couleur sur demande, ' il a dit.

Compte tenu du rythme actuel des progrès, Le Pr Soukoulis est convaincu que les recherches en cours sur les dispositifs d'occultation continueront à surmonter les obstacles techniques, mais il est excité par les découvertes qui peuvent survenir en cours de route.

'En utilisant les mêmes techniques, les métamatériaux pourraient guider la lumière autour des organes sensibles pendant la chirurgie au laser, et collecter des signaux de sources aussi faibles que des virus vivants, " a déclaré le professeur Soukoulis.