En imitant les caractéristiques des systèmes vivants, les lasers auto-organisés pourraient conduire à de nouveaux matériaux pour la détection, l'informatique, les sources lumineuses et les écrans.

Alors que de nombreux matériaux artificiels ont des propriétés avancées, ils ont encore un long chemin à parcourir pour combiner la polyvalence et la fonctionnalité des matériaux vivants qui peuvent s'adapter à leur situation. Par exemple, dans le corps humain, les os et les muscles réorganisent en permanence leur structure et leur composition pour mieux supporter les changements de poids et de niveau d'activité.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Imperial College de Londres et de l'University College de Londres ont présenté le premier dispositif laser spontanément auto-organisé, qui peut se reconfigurer lorsque les conditions changent.

L'innovation, rapportée dans Nature Physics , contribuera au développement de matériaux photoniques intelligents capables de mieux imiter les propriétés de la matière biologique, telles que la réactivité, l'adaptation, l'auto-guérison et le comportement collectif.

Le co-auteur principal, le professeur Riccardo Sapienza, du département de physique de l'Impérial, déclare que "les lasers, qui alimentent la plupart de nos technologies, sont conçus à partir de matériaux cristallins pour avoir des propriétés précises et statiques. Nous nous sommes demandé si nous pouvions créer un laser avec la capacité de mélanger structure et fonctionnalité, de se reconfigurer et de coopérer comme le font les matériaux biologiques."

"Notre système laser peut se reconfigurer et coopérer, permettant ainsi une première étape vers l'émulation de la relation en constante évolution entre la structure et la fonctionnalité typique des matériaux vivants."

Les lasers sont des dispositifs qui amplifient la lumière pour produire une forme spéciale de lumière. Les lasers à auto-assemblage dans l'expérience de l'équipe consistaient en des microparticules dispersées dans un liquide avec un "gain" élevé - la capacité d'amplifier la lumière. Une fois qu'un nombre suffisant de ces microparticules s'accumulent, elles peuvent exploiter l'énergie externe pour "laser", c'est-à-dire produire de la lumière laser.

Un laser externe a été utilisé pour chauffer une particule "Janus" (une particule recouverte sur une face d'un matériau absorbant la lumière), autour de laquelle les microparticules se sont rassemblées. Le laser créé par ces amas de microparticules pouvait être activé et désactivé en modifiant l'intensité du laser externe, qui à son tour contrôlait la taille et la densité de l'amas.

L'équipe a également montré comment l'amas laser pouvait être transféré dans l'espace en chauffant différentes particules Janus, démontrant ainsi l'adaptabilité du système. Les particules Janus peuvent également collaborer, créant des clusters qui ont des propriétés au-delà de la simple addition de deux clusters, comme changer leur forme et augmenter leur puissance laser.

Le co-auteur principal, le Dr Giorgio Volpe, du Département de chimie de l'UCL, déclare que "de nos jours, les lasers sont utilisés de manière systématique dans la médecine, les télécommunications et également dans la production industrielle. L'incorporation de lasers aux propriétés réalistes permettra le développement de matériaux et d'appareils de nouvelle génération robustes, autonomes et durables pour les applications de détection, l'informatique non conventionnelle, les nouvelles sources de lumière et les écrans."

Ensuite, l'équipe étudiera comment améliorer le comportement autonome des lasers pour les rendre encore plus réalistes. Une première application de la technologie pourrait concerner les encres électroniques de nouvelle génération pour les écrans intelligents. + Explorer plus loin

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