Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers ont construit une nano-antenne très simple qui dirige les couleurs rouge et bleue dans des directions opposées, même si l'antenne est plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Les résultats – publiés dans la revue en ligne Communication Nature cette semaine - peut conduire à des nanocapteurs optiques capables de détecter de très faibles concentrations de gaz ou de biomolécules.

Une structure plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible (390-770 nanomètres) ne devrait pas vraiment pouvoir diffuser la lumière. Mais c'est exactement ce que fait la nouvelle nanoantenne. L'astuce employée par les chercheurs de Chalmers est de construire une antenne avec une composition matérielle asymétrique, créant des déphasages optiques.

L'antenne est constituée de deux nanoparticules distantes d'environ 20 nanomètres sur une surface de verre, un d'argent et un d'or. Les expériences montrent que l'antenne diffuse la lumière visible de sorte que les couleurs rouge et bleue sont dirigées dans des directions opposées.

"L'explication de ce phénomène exotique est les déphasages optiques, " dit Timur Shegai, l'un des chercheurs à l'origine de la découverte. "La raison en est que les nanoparticules d'or et d'argent ont des propriétés optiques différentes, en particulier différentes résonances plasmoniques. La résonance plasmon signifie que les électrons libres des nanoparticules oscillent fortement au rythme de la fréquence de la lumière, ce qui à son tour affecte la propagation de la lumière même si l'antenne est si petite."

La méthode utilisée par les chercheurs de Chalmers pour contrôler la lumière en utilisant une composition de matériau asymétrique - comme l'argent et l'or - est complètement nouvelle. Il est facile de construire ce genre de nanoantenne; les chercheurs ont montré que les antennes peuvent être fabriquées de manière dense sur de grandes surfaces en utilisant une lithographie colloïdale bon marché.

Le domaine de recherche de la nanoplasmonique est un domaine en pleine croissance, et concerne le contrôle du comportement de la lumière visible à l'échelle nanométrique à l'aide de diverses nanostructures métalliques. Les scientifiques ont désormais un tout nouveau paramètre – la composition asymétrique des matériaux – à explorer afin de contrôler la lumière.

La nanoplasmonique peut être appliquée dans une variété de domaines, dit Mikael Käll, professeur au groupe de recherche de Chalmers.

« Un exemple est celui des capteurs optiques, où vous pouvez utiliser des plasmons pour construire des capteurs si sensibles qu'ils peuvent détecter des concentrations de toxines ou de substances de signalisation bien inférieures à ce qui est possible aujourd'hui. Cela peut impliquer la détection de molécules uniques dans un échantillon, par exemple, diagnostiquer les maladies à un stade précoce, ce qui facilite la mise en route rapide du traitement."