La photonique est un domaine en croissance rapide dans lequel certaines des idées les plus de science-fiction du passé pas si lointain, prennent forme. Aujourd'hui, une recherche financée par l'UE rapproche la notion de cape d'invisibilité en utilisant des structures microscopiques capables de dévier la lumière.

Les dispositifs optiques sont en pleine révolution :ils rétrécissent, mieux s'intégrer, avec des avancées de plus en plus accessibles aux marchés de masse. Alors que les optiques traditionnelles se mesurent en centimètres, les dernières innovations utilisent des objets nanométriques pour contrôler, guider, et concentrez la lumière.

Notre capacité à façonner des matériaux métalliques a conduit au domaine de la nanophotonique. Les métamatériaux 3D contribuent au développement de lentilles à haute résolution et de dispositifs d'occultation. Mais ils ont des inconvénients. Ils luttent pour plier la lumière en ondes visibles à l'œil nu, ils absorbent la lumière provoquant des ombres, ils sont encombrants à transporter et peu pratiques à fabriquer.

Désormais, des recherches financées par l'UE contribuent à créer un nouveau matériau :des lentilles 2D recouvertes de nitrure de gallium, qui brille en bleu sous LED. Le projet FLATLIGHT les appelle "métasurfaces". Dans un article publié récemment, les métasurfaces sont décrites comme minces et légères par rapport à l'optique traditionnelle et pourtant simples à fabriquer par rapport aux métamatériaux tridimensionnels.

Le nitrure de gallium est 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 projet peut désormais concevoir des lentilles qui forcent la lumière dans n'importe quelle direction, en le bouclant latéralement ou en arrière à la demande. Cette adaptabilité, avec un processus de production plus facile et une plus grande portabilité, ouvre la voie à un large éventail d'applications.

Bien que le processus soit affiné, le fait que la technologie soit si légère suscite l'intérêt. L'espace est un domaine dans lequel les contraintes de poids sont cruciales et 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.

Cependant, 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. Bien que cela puisse signifier que les capes d'invisibilité sont loin, les métasurfaces ont un grand potentiel dans d'autres applications. En les combinant avec des semi-conducteurs optiquement actifs tels que le nitrure d'aluminium et d'indium gallium, dit InGaAlN, le projet ajoutera un gain optique et une capacité de modulation au système pour créer de nouveaux, dispositifs optoélectroniques efficaces.

Cela ne veut pas dire que le projet a perdu de vue la possibilité de développer une cape d'invisibilité ! Il a développé un concept de transformation de frontière conforme qui est décrit comme, 'une méthode analytique - basée sur des dérivations de premier principe - qui nous permet de concevoir la transmission et la réflexion de la lumière pour n'importe quelle géométrie d'interface et n'importe quelle onde incidente donnée.'

Ils déclarent que le concept offre un large éventail de nouvelles opportunités de conception, par exemple, cacher des objets derrière un 'rideau optique', créer des illusions d'optique en réfléchissant des images virtuelles, ou pour supprimer la diffraction se produisant généralement lors de la diffusion de la lumière aux interfaces ondulées.