Rayonnement térahertz, ou des rayons T, a à peine été exploité par rapport à la plupart du reste du spectre électromagnétique. Pourtant, les rayons T ont potentiellement des applications dans les communications sans fil de nouvelle génération (6G/7G), systèmes de sécurité, biomédecine, et même l'histoire de l'art. Un nouveau dispositif de contrôle des rayons T à l'aide d'une « métasurface » spécialement conçue avec des propriétés que l'on ne trouve pas dans la nature pourrait commencer à réaliser ce potentiel.

Les résultats sont publiés dans la revue à comité de lecture Optique Express le 13 juillet, 2020.

Le « espace térahertz » est un terme utilisé par les ingénieurs pour décrire le peu de technologie existante qui utilise la bande de fréquences dans le spectre électromagnétique qui se situe entre les micro-ondes et le rayonnement infrarouge :le rayonnement térahertz (également appelé rayons T).

Bien qu'il soit simple de générer et de manipuler des micro-ondes et des rayonnements infrarouges, les technologies pratiques qui fonctionnent à température ambiante et qui sont capables de faire la même chose avec les rayons T sont inefficaces et peu pratiques. C'est une grande honte, car les propriétés des rayons T les rendraient extrêmement utiles si nous pouvions effectivement les exploiter.

Les rayons T peuvent pénétrer des objets opaques comme les rayons X, mais ils sont non ionisants, tellement plus sûr. Ils peuvent aussi passer par les vêtements, bois, plastiques, et céramiques, présentent donc un intérêt pour le secteur de la sécurité et de la surveillance pour l'imagerie en temps réel permettant d'identifier des armes à feu ou des explosifs dissimulés. Pour cette même raison, les applications des rayonnements térahertz sont également prometteuses pour la science du patrimoine culturel, offrant aux historiens de l'art et aux musées une option sans risque de rayonnement pour l'enquête sur des artefacts allant des peintures aux momies.

La technologie Terahertz qui permet la génération, détection, et l'application des ondes térahertz a décollé au cours de la dernière décennie, combler quelque peu l'écart térahertz. Mais les performances et les dimensions des composants optiques classiques capables de manipuler les ondes térahertz n'ont pas suivi cette évolution rapide. L'une des raisons est le manque de matériaux naturels adaptés à la gamme d'ondes térahertz.

Cependant, des chercheurs de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT) dirigés par le professeur agrégé et ingénieur en ondes térahertz Takehito Suzuki ont récemment développé un composant optique qui peut manipuler plus facilement les rayons T et de manière pratique, en utilisant un matériau qui n'existe pas. dans la nature.

Classiquement, un collimateur - un appareil qui rétrécit les faisceaux ou les ondes, généralement constitué d'une lentille ou d'un miroir incurvé, capable de manipuler les rayons T, il s'agit d'une structure tridimensionnelle volumineuse composée de matériaux naturels.

Mais les chercheurs du TUAT Takehito Suzuki, Kota Endo, et Satoshi Kondoh ont conçu un collimateur sous la forme d'un plan ultra-mince (2,22 micromètres) fabriqué à partir d'une « métasurface », un matériau conçu pour avoir des propriétés impossibles ou difficiles à trouver dans la nature. Ces propriétés ne proviennent pas de la substance de base métallique ou plastique dont elles sont composées, mais plutôt de la géométrie et de la disposition du matériau en minuscules motifs répétitifs qui peuvent plier les ondes électromagnétiques d'une manière que les substances naturelles ne peuvent pas.

Dans ce cas, le matériau a un indice de réfraction extrêmement élevé (la lenteur avec laquelle la lumière le traverse) et une faible réflectance (proportion de lumière réfléchie après avoir heurté une surface). Le collimateur se compose de 339 paires de méta-atomes disposés de sorte que l'indice de réfraction augmente de manière concentrique de l'extérieur vers le centre de l'appareil.

"La conception de la métasurface est sans précédent, " dit Suzuki, « livrant une performance beaucoup plus élevée qui devrait accélérer le développement d'un large éventail d'applications, y compris les communications sans fil de nouvelle génération (6G/7G) et même les dispositifs de contrôle du rayonnement thermique."