Les scientifiques ont généré une lumière polarisée circulairement et contrôlé sa direction sans utiliser d'aimants maladroits ou de températures très basses. Les résultats, par des chercheurs et collègues de l'Université de Nagoya au Japon, et publié dans la revue Matériaux avancés , sont prometteurs pour le développement de matériaux et de méthodes de dispositifs pouvant être utilisés dans le traitement de l'information quantique optique.

Les particules lumineuses appelées photons ont des propriétés intéressantes qui peuvent être exploitées pour stocker et transporter des données, et montrent des promesses énormes pour une utilisation dans l'informatique quantique.

Pour que cela se produise, l'information est d'abord stockée dans des électrons qui interagissent ensuite avec la matière pour générer des photons porteurs de données. L'information peut être codée dans la direction du spin d'un électron, tout comme il est stocké sous forme de 0 et de 1 dans les « bits » des ordinateurs. Les données peuvent également être stockées lorsque les électrons occupent des « vallées » trouvées dans les bandes d'énergie entre lesquelles ils se déplacent lorsqu'ils orbitent autour d'un atome. Lorsque ces électrons interagissent avec des matériaux électroluminescents spécifiques, ils génèrent une lumière polarisée « chirale » en torsion, ' qui montre le potentiel de stockage de grandes quantités de données.

Jusque là, cependant, les scientifiques n'ont réussi à générer ce type de lumière polarisée circulairement qu'à l'aide d'aimants et de températures très froides, rendant la technique impraticable pour une utilisation généralisée.

Les physiciens appliqués de l'Université de Nagoya, Taishi Takenobu et Jiang Pu, ont dirigé une équipe de scientifiques pour développer une température ambiante, approche commandée électriquement pour générer cette lumière polarisée en vallée chirale.

D'abord, ils ont fait croître une monocouche de disulfure de tungstène semi-conducteur sur un substrat de saphir et l'ont recouvert d'un film de gel ionique. Des électrodes ont été placées à chaque extrémité de l'appareil et une petite tension a été appliquée. Cela a généré un champ électrique et finalement produit de la lumière. L'équipe a découvert que la lumière chirale était observée entre -193 degrés Celsius et la température ambiante à partir des parties de l'appareil où le substrat de saphir était naturellement tendu à la suite du processus de synthèse. Il ne pouvait être généré qu'à partir des zones sans contrainte, cependant, à des températures beaucoup plus froides. Les scientifiques ont conclu que la contrainte jouait un rôle crucial dans la génération de lumière polarisée dans la vallée à température ambiante.

Ils ont ensuite fabriqué une platine de pliage sur laquelle ils ont placé un dispositif au bisulfure de tungstène sur un substrat en plastique. Ils ont utilisé l'étape de pliage pour appliquer une contrainte à leur matériau, conduire un courant électrique dans le même sens que la contrainte et générer une lumière polarisée en vallée à température ambiante. L'application d'un champ électrique au matériau a fait passer la lumière chirale d'un mouvement dans un sens à un mouvement dans l'autre.

"Notre utilisation de semi-conducteurs monocouches contraints est la première démonstration d'un dispositif électroluminescent qui peut générer et commuter électriquement une lumière polarisée circulairement à droite et à gauche à température ambiante, " dit Takenobu.

L'équipe optimisera ensuite davantage son appareil dans le but de développer des sources lumineuses chirales pratiques.