Les caméras infrarouges détectent les personnes et autres objets par la chaleur qu'ils émettent. Maintenant, des chercheurs ont découvert l'étrange capacité d'un matériau à cacher une cible en masquant ses propriétés thermiques révélatrices.

L'effet fonctionne pour une plage de températures qui pourrait un jour inclure les humains et les véhicules, présenter un futur atout aux technologies furtives, disent les chercheurs.

Ce qui rend le matériau spécial, c'est sa nature quantique, des propriétés inexplicables par la physique classique. L'étude, publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , est un pas de plus vers la libération du plein potentiel du matériau quantique.

Les travaux ont été menés par des scientifiques et des ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison, Université de Harvard, Université Purdue, le Massachusetts Institute of Technology et le Brookhaven National Laboratory.

Tromper les caméras infrarouges n'est pas nouveau. Au cours des dernières années, les chercheurs ont développé d'autres matériaux à base de graphène et de silicium noir qui jouent avec le rayonnement électromagnétique, cachant également des objets des caméras.

Mais la façon dont le matériau quantique de cette étude trompe une caméra infrarouge est unique :il découple la température d'un objet de son rayonnement lumineux thermique, ce qui est contre-intuitif sur la base de ce que l'on sait du comportement des matériaux selon les lois de la physique fondamentale. Le découplage permet de cacher des informations sur la température d'un objet à une caméra infrarouge.

La découverte ne viole aucune loi de la physique, mais suggère que ces lois pourraient être plus flexibles qu'on ne le pense conventionnellement.

Les phénomènes quantiques ont tendance à surprendre. Plusieurs propriétés du matériau, oxyde de nickel samarium, ont été un mystère depuis sa découverte il y a quelques décennies.

Shriram Ramanathan, professeur de génie des matériaux à Purdue, a étudié l'oxyde de nickel samarium au cours des 10 dernières années. Plus tôt cette année, Le laboratoire de Ramanathan a co-découvert que le matériau a également la capacité contre-intuitive d'être un bon isolant du courant électrique dans les environnements à faible teneur en oxygène, plutôt qu'un conducteur instable, lorsque l'oxygène est retiré de sa structure moléculaire.

En outre, l'oxyde de nickel samarium est l'un des rares matériaux qui peuvent passer d'une phase isolante à une phase conductrice à haute température. Le chercheur de l'Université du Wisconsin-Madison, Mikhail Kats, soupçonnait que les matériaux dotés de cette propriété pourraient être capables de découpler la température et le rayonnement thermique.

"Il y a une promesse d'ingénierie du rayonnement thermique pour contrôler le transfert de chaleur et rendre plus facile ou plus difficile l'identification et la sonde des objets via l'imagerie infrarouge, " dit Kats, professeur agrégé de génie électrique et informatique.

Le laboratoire de Ramanathan a créé des films d'oxyde de nickel samarium sur des substrats de saphir à comparer avec des matériaux de référence. Le groupe de Kats a mesuré l'émission spectroscopique et capturé des images infrarouges de chaque matériau pendant qu'il était chauffé et refroidi. Contrairement à d'autres matériaux, l'oxyde de nickel samarium semblait à peine plus chaud lorsqu'il était chauffé et maintenait cet effet entre 105 et 135 degrés Celsius.

"Typiquement, lorsque vous chauffez ou refroidissez un matériau, la résistance électrique change lentement. Mais pour l'oxyde de nickel samarium, la résistance change de manière non conventionnelle d'un état isolant à un état conducteur, qui garde ses propriétés d'émission de lumière thermique presque les mêmes pour une certaine plage de température, " dit Ramanathan.

Parce que l'émission de lumière thermique ne change pas lorsque la température change, cela signifie que les deux sont découplés sur une plage de 30 degrés.

D'après les Kat, cette étude ouvre la voie non seulement à la dissimulation des informations des caméras infrarouges, mais aussi pour fabriquer de nouveaux types d'optiques et même améliorer les caméras infrarouges elles-mêmes.

« Nous sommes impatients d'explorer ce matériau et les oxydes de nickel associés pour les composants de caméra infrarouge tels que les filtres accordables, limiteurs optiques qui protègent les capteurs, et de nouveaux détecteurs de lumière sensibles, " dit Kats.