Lumière visible brillante sur deux minuscules cylindres de silicium, ou un 'nanodimère', placés à seulement 30 nanomètres l'un de l'autre, produit des points chauds de résonance pour les champs électriques et magnétiques, trouve une étude réalisée par des chercheurs d'A*STAR. Ce phénomène pourrait potentiellement être utilisé pour connecter des appareils informatiques.

Des travaux théoriques antérieurs avaient prédit l'existence de tels points chauds magnétiques, mais c'est la première fois qu'ils sont observés expérimentalement avec de la lumière visible dans une configuration nanodimère (voir image), selon l'auteur principal Reuben Bakker du A*STAR Data Storage Institute. Les chercheurs ont calculé numériquement les résonances électriques et magnétiques attendues et ont trouvé un bon accord avec les résultats expérimentaux.

L'utilisation de la lumière pour véhiculer des informations, connue sous le nom de photonique, est essentiel à la croissance continue des technologies de l'information. Malheureusement, la limite de diffraction de la lumière l'empêche d'être dirigée vers des dimensions inférieures à la moitié de sa longueur d'onde, qui impose une limite aux tailles minimales des dispositifs basés sur la photonique.

L'utilisation de résonances plasmoniques dans les métaux - oscillations collectives résonantes d'électrons de conduction - a été proposée comme moyen de surmonter cette limite. Cependant, les métaux qui supportent les plasmons sont souvent "avec perte", ce qui signifie que la distance que la lumière peut parcourir en eux est assez limitée.

"Généralement en photonique métallique, les chercheurs ont étudié le champ électrique, " dit Bakker. " Mais nous examinons maintenant des matériaux dans le régime de longueur d'onde inférieure (en dessous de la limite de diffraction), où nous pouvons également créer et manipuler le champ magnétique. Essentiellement, le champ électrique crée une boucle de courant à l'intérieur de la nanoparticule et cette boucle de courant crée la résonance magnétique."

Être capable de manipuler le champ magnétique à proximité du nanodimère fournit "un autre levier à tirer pour que la lumière fasse ce que nous voulons qu'elle fasse, " dit Bakker.

Pour exploiter cet effet, les nanoparticules doivent être constituées d'un matériau à haute constante diélectrique, comme le silicium.

"Nous avons pris la direction du silicium car il a un indice de réfraction élevé et n'a pas les pertes que font les métaux, " dit Bakker. " Mais le silicium n'est peut-être pas la réponse finale. Nous savons travailler avec le silicium grâce à l'industrie des circuits intégrés et c'est bien, mais est-ce le meilleur ? Nous sommes encore en train de le comprendre."

Bakker considère ce travail comme une étape vers des systèmes plus complexes qui pourraient éventuellement devenir des nanoantennes ou des systèmes de guides d'ondes. "Ce nanodimère est un intermédiaire - ce n'est pas le dispositif le plus utile en soi. Nous devons développer notre compréhension de ces systèmes de manière incrémentale, " il dit.