Phonons, paquets d'ondes vibratoires qui se propagent dans les solides, jouent un rôle clé dans la matière condensée et sont impliqués dans diverses propriétés physiques des matériaux. En nanotechnologie, par exemple, ils affectent l'émission de lumière et le transport de charge des nanodispositifs. En tant que principale source de dissipation d'énergie dans les systèmes à semi-conducteurs, les phonons sont le goulot d'étranglement ultime qui limite le fonctionnement des nanomatériaux fonctionnels.

Dans un article récemment publié dans Communication Nature , une équipe de recherche de l'INRS dirigée par le professeur Luca Razzari et des collaborateurs européens montre qu'il est possible de modifier la réponse phononique d'un nanomatériau en exploitant l'énergie du point zéro (i.e., la plus faible énergie possible dans un système quantique) d'une nano-cavité térahertz. Les chercheurs ont pu remodeler la réponse des phonons des nanomatériaux en générant de nouveaux états hybrides lumière-matière. Ils l'ont fait en insérant quelques dizaines de semi-conducteurs (en particulier, de sulfure de cadmium) nanocristaux à l'intérieur de nanocavités plasmoniques spécialement conçues pour résonner à des fréquences térahertz, c'est à dire., en correspondance des modes de phonons des nanocristaux.

"Nous avons ainsi apporté des preuves évidentes de la création d'un nouveau nanosystème hybride avec des propriétés de phonons qui n'appartiennent plus au nanomatériau d'origine, ", ont déclaré les auteurs. Cette découverte est prometteuse pour des applications en nanophotonique et en nanoélectronique, ouvrant de nouvelles possibilités pour l'ingénierie de la réponse phononique optique des nanomatériaux fonctionnels. Il offre également une plateforme innovante pour la réalisation d'une nouvelle génération de transducteurs quantiques et de sources lumineuses térahertz.