Des scientifiques japonais ont utilisé des calculs théoriques pour modéliser la distribution de la force de rayonnement optique induite par un motif de lumière arbitral comprenant un motif d'interférence. Sur la base des simulations, ils ont pu fabriquer des structures nanométriques en réseau qui pourraient conduire à de nouveaux dispositifs optiques, tels que des capteurs de chiralité.

La capacité de manipuler des objets physiques, tels que des engins spatiaux, avec des faisceaux de lumière a été un élément de base des romans de science-fiction et des émissions de télévision. Cependant, en raison de son utilité dans la fabrication et la manipulation de dispositifs nanotechnologiques, les scientifiques ont travaillé pour en faire une réalité, bien qu'à des échelles beaucoup plus petites. Les structures de réseau optique peuvent être formées par plusieurs impulsions laser, mais la reproductibilité se détériore en fonction des fluctuations de positionnement et de puissance du laser. Une méthode plus fiable est nécessaire pour créer n'importe quel petit motif souhaité.

Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Institut d'ingénierie laser de l'Université d'Osaka a montré que la distribution de la force de rayonnement optique induite par un motif d'interférence créé par plusieurs lasers tirés en même temps peut être calculée à l'aide de simulations informatiques. Cela permet de produire avec précision des structures cohérentes reproductibles au niveau de la longueur d'onde. Sous les structures lumineuses, la pression de rayonnement optique a été calculée à l'aide d'un système de coordonnées cylindriques, mais en reconstruisant le code de simulation à l'aide d'un système de coordonnées cartésiennes, l'équipe a pu gérer n'importe quelle distribution d'intensité lumineuse donnée.

"Il est désormais possible de simuler la distribution de pression de rayonnement optique dans un diélectrique irradié avec un schéma d'intensité lumineuse arbitraire", déclare Yoshiki Nakata, premier auteur de l'étude publiée dans Scientific Reports .

A titre d'illustration, les distributions de force de rayonnement optique pour la fabrication d'un dispositif avec des caractéristiques chirales ou hélicoïdales ont été simulées. Une structure chirale peut être formée par la force de rayonnement optique induite à l'aide d'une lumière polarisée circulairement. Ces structures sont censées être utilisées pour des dispositifs de contrôle de la lumière et des dispositifs de détection de chiralité moléculaire. Dans ce cas, un élément optique diffractif a divisé un seul laser polarisé circulairement en quatre ou six faisceaux cohérents, qui ont ensuite interféré les uns avec les autres pour produire le motif final.

Des simulations de la distribution de la force de rayonnement optique créée par le motif d'interférence ont été réalisées pour clarifier les conditions de formation de structures chirales en réseau. "Conformément à nos calculs théoriques, un motif d'interférence à 6 faisceaux pourrait créer des structures chirales, mais pas un motif d'interférence à 4 faisceaux", explique l'auteur Yuki Kosaka.

En plus des structures chirales produites de cette manière, des motifs d'interférence similaires pourraient également être utilisés pour la création d'autres structures nano-périodiques bidimensionnelles ou tridimensionnelles. + Explorer plus loin

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