"Aide-moi, Obi Wan Kenobi. Tu es mon seul espoir." Pour beaucoup de ceux qui l'entouraient à la sortie de Star Wars en 1977, cette scène était une première introduction aux hologrammes, une véritable technologie qui existait depuis environ 15 ans.

Alors pourquoi les hologrammes ou les dispositifs optiques associés ne font-ils pas encore partie de notre vie quotidienne ? Les technologies peuvent être créées en utilisant des champs magnétiques pour modifier le chemin de la lumière, mais les matériaux qui peuvent le faire sont chers, cassant et opaque. Certains ne fonctionnent qu'à des températures aussi froides que le vide de l'espace.

Maintenant, des chercheurs de l'Université du Michigan et de l'Université fédérale de Sao Carlos au Brésil ont démontré que des nanoparticules bon marché dans un gel peuvent remplacer les matériaux traditionnels à un coût considérablement réduit. Et leur approche fonctionne à température ambiante.

Il ouvre un monde de possibilités pour l'utilisation des champs magnétiques pour moduler la lumière, avec des applications dans les capteurs de véhicules autonomes, communication dans l'espace et les réseaux optiques sans fil.

À ce jour, des terres rares chères comme l'europium, le cérium et l'yttrium ont été utilisés pour démontrer comment le chemin, vitesse et intensité de l'optique, ou à base de lumière, les signaux peuvent être contrôlés avec des champs magnétiques. Cette capacité est déjà utilisée commercialement dans les câbles Internet à fibre optique à haut débit. Mais le coût des éléments et les besoins en température ont empêché une plus grande utilisation de la technologie.

Un rapport coût-efficacité, une solution à température ambiante pour le contrôle magnétique de la lumière torsadée pourrait permettre des affichages 3D grand public, projecteurs holographiques et nouvelle génération de Light Detection and Ranging (LIDAR). Le LIDAR est l'une des principales technologies qui donnent de la « vue » aux véhicules autonomes.

"De nombreuses entreprises et laboratoires ont développé des prototypes passionnants utilisant la technologie magnéto-optique, " a déclaré Nicolas Kotov, Florence V. Cejka, professeur de génie chimique de l'U-M, qui a mené le projet. "Mais leur acceptation technologique a été limitée à ce jour en raison des problèmes de matériaux fondamentaux avec la magnéto-optique des terres rares. C'était comme essayer de résoudre le casse-tête du Rubik's Cube. Vous obtenez une propriété correcte mais vous perdez les autres."

Dans une étude publiée dans Science , les chercheurs démontrent qu'ils pourraient utiliser des nanoparticules à base d'oxyde de cobalt bon marché, un semi-conducteur magnétique - pour contrôler bien la lumière torsadée à l'aide de champs magnétiques. L'astuce, les chercheurs ont trouvé, était de tordre les nanoparticules elles-mêmes en les enrobant d'acides aminés. La torsion peut être soit à droite soit à gauche, une propriété appelée chiralité.

La chiralité des nanoparticules a produit une sensibilité accrue au magnétisme et a également renforcé les interactions avec la lumière tordue, plus formellement appelée « lumière polarisée circulairement ». Les chercheurs ont démontré qu'en suspendant les nanoparticules dans un élastique, gel à température ambiante, ils pourraient changer l'intensité de la lumière polarisée circulairement en appliquant un champ magnétique.

"Cela ouvre la voie à la large prolifération des dispositifs magnéto-optiques avec des possibilités passionnantes émergeant dans les affichages 3D et l'holographie en temps réel, tous utilisant une lumière polarisée circulairement, " dit Kotov, qui est également professeur de science et d'ingénierie des matériaux. "En outre, la petite taille des nanoparticules permet leur utilisation dans l'ingénierie informatique et la fabrication à grande échelle de composites magnéto-optiques."