Plus de 120 ans après la découverte du caractère électromagnétique des ondes radio par Heinrich Hertz, la transmission de données sans fil domine la technologie de l'information. Des fréquences radio de plus en plus élevées sont appliquées pour transmettre plus de données dans des périodes de temps plus courtes. Quelques années auparavant, les scientifiques ont découvert que les ondes lumineuses pouvaient également être utilisées pour la transmission radio. Jusque là, cependant, la fabrication des petites antennes a nécessité une dépense énorme. Des scientifiques allemands ont réussi pour la première fois à fabriquer de manière spécifique et reproductible les plus petites nanoantennes optiques à partir d'or.

En 1887, Heinrich Hertz a découvert les ondes électromagnétiques à l'ancien Collège technique de Karlsruhe, le prédécesseur de Univer-sität Karlsruhe (TH). La génération spécifique et dirigée de rayonnement électromagnétique permet la transmission d'informations d'un endroit A à un endroit éloigné B. L'élément clé de cette transmission est une antenne dipôle côté émission et côté réception.

Aujourd'hui, cette technologie est appliquée dans de nombreux domaines de la vie quotidienne, par exemple, dans la communication radio mobile ou la réception par satellite de programmes de diffusion. La communication entre l'émetteur et le récepteur atteint une efficacité maximale, si la longueur totale des antennes dipôles correspond à environ la moitié de la longueur d'onde de l'onde électromagnétique.

Transmission radio par ondes lumineuses électromagnétiques à haute fréquence dans la gamme de fréquences de plusieurs centaines, 000 gigahertz (500, 000 GHz correspondent à une lumière jaune d'une longueur d'onde de 600 nm) nécessite des antennes minuscules qui ne sont pas plus longues que la moitié de la longueur d'onde de la lumière, soit 350 nm au maximum. La fabrication contrôlée de telles antennes de transmission optique à l'échelle nanométrique a été jusqu'à présent très difficile dans le monde entier, parce que ces petites structures ne peuvent pas être produites facilement par des méthodes d'exposition optique pour des raisons physiques, c'est-à-dire en raison du caractère ondulatoire de la lumière.

Pour atteindre la précision requise pour la fabrication d'antennes en or inférieures à 100 nm, les scientifiques travaillant dans le groupe DFG-Heisenberg "Nanoscale Science" du KIT Light Tech-nology Institute (LTI) ont utilisé un procédé par faisceau d'électrons, la lithographie dite par faisceau d'électrons. Les résultats ont été publiés récemment dans le Nanotechnologie revue ( Nanotechnologie 20 (2009) 425203).

Ces antennes en or agissent physiquement comme des antennes radio. Cependant, ces derniers sont 10 millions de fois plus gros, ils ont une longueur d'environ 1 m. D'où, la fréquence reçue par les nanoantennes est 1 million de fois supérieure à la fréquence radio, soit plusieurs centaines, 000 GHz plutôt que 100 MHz.

Ces nanoantennes doivent transmettre des informations à des débits extrêmement élevés, car la haute fréquence des ondes permet une modulation extrêmement rapide du signal. Pour l'avenir de la transmission de données sans fil, cela signifie une accélération d'un facteur 10, 000 à consommation d'énergie réduite. D'où, les nanoantennes sont considérées comme une base majeure des nouveaux réseaux de données optiques à haut débit. L'effet secondaire positif :la lumière dans la plage de 1000 à 400 nm n'est pas dangereuse pour l'homme, animaux, et les plantes.

À l'avenir, les nanoantennes de Karlsruhe ne peuvent pas seulement être utilisées pour la transmission d'informations, mais aussi comme outils de microscopie optique :« A l'aide de ces petits nano émetteurs de lumière, nous pouvons étudier des biomolécules individuelles, qui n'a pas encore été établie", dit le Dr Hans-Jürgen Eisler, qui dirige le groupe DFG Heisenberg au Light Technology Institute. De plus, les nanoantennes peuvent servir d'outils pour caractériser des nanostructures à partir de semi-conducteurs, structures de capteurs, et circuits intégrés. La raison en est la capture efficace de la lumière par les nanoantennes. Après, ils sont transformés en émetteurs de lumière et émettent des quantums de lumière (photons).

Les scientifiques du LTI travaillent également actuellement sur la capture spécifique et efficace de la lumière visible au moyen de ces antennes et sur la focalisation de cette lumière sur quelques 10 nm, l'objectif étant par ex. l'optimisation des modules photovoltaïques.

Source :Association Helmholtz des centres de recherche allemands (actualité :web)