Lorsque vous recherchez vos clés perdues avec une lampe flash, lorsque les chauves-souris détectent des obstacles lors de leur vol de nuit, ou lorsque les radars automobiles localisent d'autres voitures sur la route, le même principe physique fonctionne. Qu'il soit léger, sonner, ou une onde électromagnétique en général, un faisceau de sonde est envoyé en avant, et une onde réfléchie du même type ramène les informations pertinentes au détecteur.

Cela explique aussi pourquoi les avions furtifs peuvent échapper aux radars :en absorbant l'énergie radar, aucun signal n'est réfléchi, et ils deviennent invisibles. L'énergie absorbée est ensuite convertie en chaleur que l'on croyait "inutile" jusqu'à présent, uniquement pour augmenter la température cible.

Chercheurs du Centre de la Matière Douce et Vivante, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS, Corée du Sud) a découvert que l'augmentation de température causée par le faisceau de la sonde pouvait être utilisée pour générer un signal en soi pour détecter des objets.

Notamment, cette dite "détection thermique active" permet une imagerie super-résolution à toutes les échelles, par rapport aux techniques conventionnelles dont l'application se limite à la microcopie uniquement. La super-résolution dévoile les petits détails d'une image, permettant de résoudre des chiffres précédemment cachés.

François Amblard, le deuxième auteur de l'étude ( Communication Nature , "La super-résolution fournie par la superlinéarité arbitrairement forte du rayonnement du corps noir") dit, "Personne n'a essayé d'utiliser le rayonnement thermique pour la super-résolution, même si ce signal est si perceptible qu'il ne peut pas être manqué. Notre première idée, d'une simplicité trompeuse, est de détecter des objets avec leur signal évident, le rayonnement thermique."

Lorsqu'un objet est éclairé par un faisceau sonde avec suffisamment d'énergie pour faire monter sa température, son rayonnement thermique monte en flèche. En réalité, nous pouvons trouver l'application d'une telle augmentation de température dans notre vie quotidienne, par exemple. pour le contrôle des passagers fiévreux aux contrôles d'aéroport. Lorsqu'un objet subit une augmentation de température, il émet un rayonnement thermique intense.

Les chercheurs ont théoriquement vérifié la super-linéarité du rayonnement thermique. Ils ont donné une quantification exacte du nombre de photons émis par un objet chauffé et ont montré que même une petite augmentation de température entraînait un changement énorme dans l'émission de lumière. Ce processus, avec un chauffage actif et un schéma de détection, pourrait aider à détecter des objets à très haute résolution.

De plus, le facteur de super-résolution peut être augmenté arbitrairement si une température suffisamment élevée est atteinte. "Notre théorie prédit que le profil spatial d'émission peut être rendu arbitrairement étroit, conduisant à une meilleure localisation des objets, et même en principe à une super-résolution arbitrairement grande. On s'attend alors à pouvoir mieux résoudre deux cibles proches, ou pour mieux détecter la forme d'une cible, " explique, Guillaume Graciani, le premier auteur de l'étude.

Les techniques de super résolution nous ont permis de voir ce qui était auparavant invisible, mais sa magie n'a fonctionné qu'en microscopie jusqu'à présent. Notamment, cette étude présente le rayonnement thermique et sa super-linéarité intrinsèque comme un moyen universel de super résoudre des objets à toutes les échelles, de l'imagerie microscopique aux objets volants tels que les avions.

La détection thermique active trouve également des applications en imagerie thermique pour les contrôles non destructifs, Technologies Lidar et Radar pour les voitures autonomes, détection à moyenne ou longue portée d'objets furtifs. Il ouvre également un nouveau champ d'applications aux photodétecteurs thermiques les plus récents, tels que les détecteurs monophotoniques supraconducteurs à nanofils ou les photodiodes à avalanche HgCdTe.

Finalement, un nouveau type de sondes thermiques pourrait être conçu pour la détection ou l'imagerie thermique super-résolue à des échelles microscopiques.