Des ingénieurs de l'EPFL ont mis au point une méthode de recuit à basse température qui maintient la structure de l'or et de l'argent lorsque les deux métaux sont combinés dans un alliage. Leur découverte s'avérera utile dans la fabrication de lentilles de contact, d'éléments optiques holographiques et d'autres composants optiques, puisque les nouveaux alliages reflètent la gamme spectrale complète.

L'or, l'argent, le cuivre et l'aluminium sont largement utilisés dans la fabrication de composants optiques en raison de leurs propriétés réfléchissantes. L'or, par exemple, réfléchit la lumière rouge, tandis que l'argent réfléchit la lumière bleue. Ces métaux intéressent également les scientifiques qui les étudient à l'échelle nanométrique, car les nanostructures ont une réponse optique complètement différente de celle des matériaux massifs. À cette échelle, la lumière interagit différemment qu'elle ne le ferait avec le même métal en plus grande quantité, comme dans un lingot d'or. Les ingénieurs du Laboratoire de nanophotonique et métrologie (NAM), qui fait partie de la Faculté des sciences de l'ingénieur (STI) de l'EPFL, se sont lancé un défi :développer un matériau qui reflète toutes les couleurs du spectre.

Combinant les effets optiques des deux métaux

"Nous nous sommes rendus compte qu'en créant un alliage d'or et d'argent, nous pouvions combiner les effets optiques des deux métaux dans un seul matériau", explique le professeur Olivier Martin, qui dirige le laboratoire. Les alliages d'or et d'argent conventionnels sont fabriqués à des températures élevées de 800 à 1 000 °C. Mais ce processus modifie la forme des nanostructures. "Les méthodes de recuit actuelles ne maintiennent pas la structure des deux métaux", explique Martin. Pour contourner ce problème, les ingénieurs ont entrepris de développer une méthode de recuit à basse température qui fonctionnerait pour n'importe quel mélange d'alliages.

300 degrés Celsius

En laboratoire, l'équipe de Martin a d'abord démontré la faisabilité d'utiliser une méthode de recuit à basse température pour fabriquer un alliage d'or et d'argent. Les ingénieurs ont chauffé les deux métaux à 300°C pendant huit heures, puis à 450°C pendant 30 minutes supplémentaires, produisant avec succès un film mince allié or-argent. "Nous utilisons des couches à l'échelle nanométrique dans notre processus", explique Jeonghyeon Kim, titulaire d'un doctorat. étudiant et membre de l'équipe. "Ils sont incroyablement minces." Les ingénieurs ont découvert que leur méthode préservait les structures des deux métaux et que le nouveau matériau reflétait toute la gamme spectrale, en fonction de sa composition. "Le recuit à basse température produit des matériaux bien alliés mais ne modifie pas la forme des particules. C'est comme si nous avions combiné les propriétés optiques de l'or et de l'argent. Notre alliage reflète de nouvelles couleurs."

L'équipe de recherche a également expérimenté différents ratios d'alliage. "Les effets optiques changent à mesure que nous ajoutons plus d'or ou d'argent au mélange", explique Martin. Leur méthode, qui pourrait être utilisée pour fabriquer de nouveaux instruments d'optique, a aussi des applications plus courantes. "Notre matériau pourrait se retrouver sur des cadrans de montres et d'horloges, par exemple", ajoute Martin. + Explorer plus loin

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