Tout comme les antennes radio amplifient les signaux de nos téléphones portables et téléviseurs, le même principe peut s'appliquer à la lumière. Pour la première fois, des chercheurs du CNRS et d'Aix Marseille Université ont réussi à produire une nanoantenne à partir de brins courts d'ADN, deux nanoparticules d'or et une petite molécule fluorescente qui capte et émet de la lumière. Cette antenne optique facile à manipuler est décrite dans un article publié dans Communication Nature le 17 juillet 2012. Ces travaux pourraient à terme conduire au développement de diodes électroluminescentes plus performantes, des cellules solaires plus compactes ou encore être utilisées en cryptographie quantique.

Puisque la lumière est une onde, il devrait être possible de développer des antennes optiques capables d'amplifier les signaux lumineux de la même manière que nos téléviseurs et téléphones portables captent les ondes radio. Cependant, puisque la lumière oscille un million de fois plus vite que les ondes radio, des objets de taille nanométrique (nm) extrêmement petits sont nécessaires pour capturer de telles ondes lumineuses très rapides. Par conséquent, l'équivalent optique d'une antenne élémentaire (de type dipôle) est un émetteur quantique entouré de deux particules mille fois plus petites qu'un cheveu humain.

Pour la première fois, des chercheurs des instituts Langevin et Fresnel ont mis au point une telle nanoantenne lumineuse bio-inspirée, qui est simple et facile à manipuler. Ils ont greffé des particules d'or (36 nm de diamètre) et un colorant organique fluorescent sur de courts brins d'ADN synthétique (10 à 15 nm de long). La molécule fluorescente agit comme une source quantique, alimenter l'antenne en photons, tandis que les nanoparticules d'or amplifient l'interaction entre l'émetteur et la lumière. Les scientifiques ont produit en parallèle plusieurs milliards de copies de ces paires de particules (en solution) en contrôlant la position de la molécule fluorescente avec une précision nanométrique, grâce à l'épine dorsale de l'ADN. Ces caractéristiques vont bien au-delà des possibilités offertes par les techniques classiques de lithographie actuellement utilisées dans la conception des microprocesseurs. A plus long terme, une telle miniaturisation pourrait permettre le développement de LED plus performantes, des détecteurs plus rapides et des cellules solaires plus compactes. Ces nanosources de lumière pourraient également être utilisées en cryptographie quantique.