Contexte :Image du mode de vibration d'une plaque de Chladni visualisé par des grains de sable collectés aux nœuds. En haut à gauche :Image de microscopie à effet tunnel en coupe transversale d'une boîte quantique d'arséniure d'indium. En bas à gauche :Variation des fréquences des raies d'émission des points quantiques en fonction du temps due aux vibrations de la membrane cristalline photonique. A droite :Micrographie électronique à balayage d'une membrane à cristal photonique, déplacé selon l'un des modes de vibration, avec du rouge et du bleu représentant les déplacements positifs et négatifs, respectivement. Crédit :Sam Carter et co-auteurs
A la fin du XVIIIe siècle, Ernst Chladni, un scientifique et musicien, découvert que les vibrations d'une plaque rigide pouvaient être visualisées en la recouvrant d'une fine couche de sable et en tirant un arc sur son bord. Avec le mouvement de l'arc, le sable rebondit et se déplace, collecte le long des lignes nodales de la vibration. La découverte de ces motifs par Chladni lui a valu le surnom, "père de l'acoustique". Sa découverte est toujours utilisée dans la conception et la construction d'instruments acoustiques, comme les guitares et les violons.
Récemment, les chercheurs ont découvert un effet similaire avec des objets vibrants beaucoup plus petits excités par des ondes lumineuses. Lorsque la lumière laser est utilisée pour piloter le mouvement d'un mince, membrane rigide, il joue le rôle de l'archet dans l'expérience originale de Chladni et la membrane vibre en résonance avec la lumière. Les motifs résultants peuvent être visualisés à travers un tableau de points quantiques (QD), où ces minuscules structures émettent de la lumière à une fréquence qui répond au mouvement. L'avance est rapportée cette semaine dans un article de couverture de Lettres de physique appliquée .
En plus d'être une version moderne d'un phénomène ancien, la nouvelle découverte pourrait conduire au développement de dispositifs de détection ainsi que de méthodes de contrôle des caractéristiques d'émission des QD. La fréquence lumineuse émise par les QD étant corrélée au mouvement de la membrane sous-jacente, de nouveaux dispositifs de détection de mouvement, comme les accéléromètres, peut être envisagé. Une application inverse est également possible puisque le mouvement de la membrane sous-jacente peut être utilisé pour contrôler la fréquence de la lumière émise par les QD.
Les minuscules dispositifs dans le travail rapporté ici consistent en une tranche de semi-conducteur de 180 nanomètres d'épaisseur, suspendu comme un trampoline au-dessus d'un substrat solide. Un tableau de QDs, analogue au sable dans l'exemple acoustique, sont noyés dans la tranche, dont l'épaisseur est inférieure à un dixième d'un pour cent de celle d'un cheveu humain.
Un deuxième laser sonde est utilisé pour visualiser les résonances résultantes. Les QD absorbent la lumière de la sonde et émettent une seconde impulsion lumineuse en réponse, qui est capté par un détecteur et acheminé vers un écran. Les motifs résultants ressemblent remarquablement à ceux visualisés dans l'expérience acoustique originale de Chladni, même si le nouvel appareil est entièrement alimenté par la lumière.
Une application possible de cette découverte, selon Sam Carter du Naval Research Lab qui est l'un des auteurs de l'article, est de détecter les forces subtiles produites par les objets denses à proximité. « Les matières nucléaires dissimulées pourraient être détectables, " il a dit, "puisque des matériaux denses comme le plomb sont utilisés pour protéger les appareils."
Le blindage très dense nécessaire aux matières nucléaires provoque de petites anomalies gravitationnelles et de minuscules mouvements qui pourraient être détectables par un dispositif basé sur le principe découvert ici. Les enquêteurs prévoient de poursuivre leurs travaux en s'intéressant au spin électronique. On espère que les techniques de mesure de l'effet sur le spin augmenteront la sensibilité des dispositifs.
