L'arc-en-ciel n'est pas que des couleurs :chaque couleur de lumière a sa propre fréquence. Plus vous avez de fréquences, plus la bande passante pour la transmission des informations est élevée.

L'utilisation d'une seule couleur de lumière à la fois sur une puce électronique limite actuellement les technologies basées sur la détection des changements de couleur diffusée, comme la détection de virus dans des échantillons de sang, ou le traitement des images d'avion de la végétation lors de la surveillance des champs ou des forêts.

Mettre en service plusieurs couleurs à la fois reviendrait à déployer simultanément plusieurs canaux d'information, élargir la bande passante non seulement de l'électronique d'aujourd'hui, mais aussi de la « nanophotonique » à venir encore plus rapide qui s'appuiera sur des photons – des particules de lumière rapides et sans masse – plutôt que sur des électrons lents et lourds pour traiter l'information avec des dispositifs optiques à l'échelle nanométrique.

IBM et Intel ont déjà développé des puces de superordinateur qui combinent la bande passante plus élevée de la lumière avec des structures électroniques traditionnelles.

Alors que les chercheurs élaborent des solutions pour éventuellement remplacer l'électronique par la photonique, une équipe dirigée par l'Université Purdue a simplifié le processus de fabrication qui permet d'utiliser plusieurs couleurs en même temps sur une puce électronique au lieu d'une seule couleur à la fois.

Les chercheurs ont également abordé un autre problème dans la transition de l'électronique à la nanophotonique :les lasers qui produisent de la lumière devront être plus petits pour tenir sur la puce.

"Un laser est généralement un appareil monochromatique, c'est donc un défi de faire un laser accordable ou polychromatique, " a déclaré Alexandre Kildishev, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université Purdue. "De plus, C'est un énorme défi de faire en sorte qu'un réseau de nanolasers produise plusieurs couleurs simultanément sur une puce. »

Cela nécessite de réduire la "cavité optique, " qui est un composant majeur des lasers. Pour la première fois, chercheurs de Purdue, L'Université de Stanford et l'Université du Maryland ont intégré des métasurfaces dites d'argent - des matériaux artificiels plus minces que les ondes lumineuses - dans des nanocavités, rendre les lasers ultrafins.

"Les cavités optiques piègent la lumière dans un laser entre deux miroirs. Comme les photons rebondissent entre les miroirs, la quantité de lumière augmente pour rendre les faisceaux laser possibles, " a déclaré Kildishev. "Nos nanocavités rendraient des lasers sur puce ultrafins et multicolores."

Actuellement, une épaisseur différente d'une cavité optique est requise pour chaque couleur. En incrustant une métasurface d'argent dans la nanocavité, les chercheurs ont obtenu une épaisseur uniforme pour produire toutes les couleurs souhaitées. Leurs conclusions apparaissent dans Communication Nature .

"Au lieu d'ajuster l'épaisseur de la cavité optique pour chaque couleur, nous ajustons les largeurs des éléments de la métasurface, " a déclaré Kildishev.

Les métasurfaces optiques pourraient également à terme remplacer ou compléter les lentilles traditionnelles des appareils électroniques.

"Ce qui définit l'épaisseur de n'importe quel téléphone portable est en fait un empilement complexe et plutôt épais de lentilles, " a déclaré Kildishev. " Si nous pouvons simplement utiliser une fine métasurface optique pour focaliser la lumière et produire des images, alors nous n'aurions pas besoin de ces lentilles, ou nous pourrions utiliser une pile plus fine."