Les matériaux amorphes, comme le verre et certains polymères, sont omniprésents autour de nous. Ils sont souvent utilisés dans des objets du quotidien comme les fenêtres, les bouteilles et les sacs en plastique. Malgré leur présence répandue, comprendre comment la lumière interagit avec ces matériaux a été un défi en raison de leur manque d’ordre à longue portée.
Dans la nouvelle étude, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par des scientifiques de l’Université de Cambridge et de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST), a relevé ce défi en combinant des calculs théoriques avec des techniques expérimentales de pointe.
L'équipe s'est concentrée sur un type spécifique de matériau amorphe appelé verre de chalcogénure. Ils ont utilisé une combinaison de diffusion de rayons X et de simulations informatiques pour cartographier la structure atomique complexe du verre et comprendre comment elle influence le comportement de la lumière.
Les résultats ont révélé que la lumière ne se déplace pas à travers les matériaux amorphes de la même manière que dans les cristaux. Au lieu de cela, il présente un comportement complexe qui peut être décrit comme une combinaison de propriétés ondulatoires et particulaires. Cette découverte remet en question la vision traditionnelle de la lumière comme une simple onde et ouvre de nouvelles possibilités de manipulation de la lumière dans ces systèmes désordonnés.
Les chercheurs ont également découvert que les propriétés de la lumière dans les matériaux amorphes dépendent de la disposition spécifique des atomes au sein du matériau. Cette découverte suggère qu'il pourrait être possible de concevoir et de fabriquer des matériaux amorphes dotés de propriétés optiques adaptées à des applications spécifiques.
"Nos travaux ouvrent de nouvelles voies pour explorer et comprendre le comportement de la lumière dans les matériaux amorphes", a déclaré le professeur Steve Elliott, auteur principal de l'étude à l'Université de Cambridge. "Ces connaissances pourraient conduire au développement de nouveaux matériaux et dispositifs dotés de propriétés optiques avancées, telles que des cellules solaires efficaces, des fibres optiques et des capteurs."
Les découvertes de l’équipe ont des implications dans des domaines autres que l’optique. Par exemple, les matériaux amorphes sont également des candidats prometteurs pour une utilisation dans les technologies quantiques, où la capacité de contrôler et de manipuler la lumière au niveau quantique est cruciale pour faire progresser l’informatique quantique et la communication quantique.
"La capacité de comprendre et de contrôler la lumière dans les matériaux amorphes est essentielle pour exploiter tout le potentiel de ces matériaux dans diverses applications technologiques", a déclaré le professeur Takeshi Egami, co-auteur de l'étude de l'OIST.
L’étude représente une avancée significative dans notre compréhension des matériaux amorphes et de leurs interactions avec la lumière. Il ouvre la voie à de nouvelles recherches et innovations, ouvrant de nouvelles voies pour explorer le monde fascinant des solides désordonnés et leurs applications potentielles dans divers domaines scientifiques et technologiques.
