Quel est le trajet exact de la lumière à l'intérieur d'un matériau hautement diffusant comme la peinture blanche ? C'est une question à laquelle il est impossible de répondre, car les particules à l'intérieur de la peinture sont réparties de manière aléatoire. Cette, à la fois, est une propriété très intéressante pour appliquer la photonique dans des applications de sécurité non piratables. Toujours, vous aimeriez jeter un coup d'œil à l'intérieur pour voir ce qui se passe. Pour cette raison, chercheurs de l'Université de Twente (Institut MESA+), construit un microcube diffusant la lumière à la fois aléatoire et contrôlé. Aussi contradictoire que cela puisse paraître, c'est un moyen de savoir exactement ce qui se passe à l'intérieur. Les résultats de la recherche sont en Matériaux optiques avancés .

Des recherches antérieures menées par des chercheurs de l'UT ont démontré la façon dont la lumière peut être contrôlée, même lorsqu'il traverse des supports de diffusion aléatoires comme de la peinture blanche. Cela pourrait conduire à une carte de crédit qui ne peut pas être piratée, ou de nouvelles applications d'imagerie médicale. En bref :Les chercheurs savent comment la lumière tombe sur les surfaces, et peut même prédire comment il sort. Mais le chemin qu'il parcourt entre les deux est inconnu. Pourquoi ne pas inverser la question, les scientifiques de l'UT pensaient :créons une structure que nous connaissons précisément et qui soit à la fois aléatoire. En pratique :faisons un petit cube avec des centaines de nanotiges à l'intérieur. Bien qu'ils semblent organisés en plein hasard, vous savez exactement où sont ces tiges, et donc où est la lumière, à n'importe quel moment donné.

Bonbon turc de taille micro

Cela se fait à l'aide d'une technologie d'impression 3D de précision appelée écriture laser directe, disponible au MESA + NanoLab de l'UT. Les nanotiges sont écrites à l'aide d'un laser et d'un gel spécial. Après durcissement, le matériau intermédiaire est emporté. Il reste un cube en forme d'éponge. La taille du cube est de 15 x 15 x 15 microns, par exemple, avec 400 à 2000 nanotiges à l'intérieur. La question est :quelle partie de la lumière incidente sort, et en quoi est-ce influencé par le nombre de tiges ? Pour un nombre inférieur de tiges (moins d'aléatoire), plus de lumière traverse directement le matériau et sort à l'endroit auquel vous vous attendez. Pour des nombres plus élevés, la lumière sort également à d'autres endroits, la recherche montre.

Dans leur publication précédente, en utilisant un paradoxe mathématique classique, les chercheurs de l'UT ont démontré comment ces tiges doivent être organisées pour obtenir une répartition homogène sur l'ensemble du cube. C'est un défi de fabrication, aussi :même si la structure a fière allure de l'extérieur, il peut y avoir un morceau de polymère durci au centre du cube qui annule complètement les effets souhaités. Images utilisant la microscopie spéciale à rayons X, disponible à Grenoble, montrer que le cube entier est constitué des bâtonnets attendus.

Cette recherche donne plus d'informations sur la diffusion de la lumière à l'intérieur de matériaux organisés de manière aléatoire. Il permet de définir les conditions aux limites des applications en sécurité de l'information ou en imagerie, " déclare le chef de recherche Pepijn Pinkse du groupe Complex Photonic Systems, partie de l'Institut MESA + de nanotechnologie de l'UT.

Le papier, "Médias de diffusion photonique déterministes et contrôlables via l'écriture laser directe, " est publié en ligne dans Matériaux optiques avancés .