Bidimensionnel, ondes lumineuses contrôlables sur une surface métallique, créé par des chercheurs A * STAR et des collègues de l'Université Harvard, et analogue au sillage d'un bateau se déplaçant dans l'eau, ont des applications potentielles en photonique nanométrique.

Un sillage se forme derrière un objet se déplaçant dans un milieu plus rapidement que la vitesse à laquelle une onde se déplace dans ce milieu. Un exemple est le bang sonique créé par un jet supersonique. La version optique de ce phénomène, connu sous le nom de rayonnement Cherenkov, se produit lorsqu'une particule chargée se déplace plus rapidement que la vitesse de la lumière dans un milieu. L'étrange lueur bleue émise par les réacteurs nucléaires immergés dans l'eau de refroidissement est causée par cet effet.

Maintenant, Patrice Genevet de l'A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology et ses collègues ont généré l'équivalent bidimensionnel du rayonnement Cherenkov dans un film d'or contenant une rangée de fentes à l'échelle nanométrique orientées à divers angles.

Lorsque la lumière polarisée est dirigée obliquement sur le film d'or (voir image), il excite des électrons libres (l'« eau ») dans l'or :cela produit une onde de charge (le « bateau ») qui se déplace plus rapidement à la surface que les ondes lumineuses connues sous le nom de plasmons de surface. Par conséquent, l'onde de charge laisse dans son sillage des ondes en forme de V de plasmons de surface (le « sillage »).

Ces ondes étaient difficiles à capturer car elles sont confinées à la surface de l'or. L'équipe a résolu ce problème en utilisant un microscope à balayage en champ proche pour « soulever » les ondes de la surface, permettant de mesurer leur intensité.

A l'aide d'un ensemble d'ouvertures nanostructurées, les scientifiques ont même pu diriger ces ondes en faisant varier les angles des nanofentes et l'angle d'incidence du faisceau lumineux. "Nous avions le sentiment que l'onde de charge courante pouvait être manipulée pour contrôler l'angle des sillages de plasmons de surface, " dit Genevet. " En voyant les premières images expérimentales en champ proche, nous avons réalisé que notre intuition était correcte. Il n'y a rien de plus gratifiant que de prendre la vision d'un effet physique et d'en faire une réalité. » Cette contrôlabilité sera importante pour réaliser des applications pratiques de l'effet.

En particulier, l'effet pourrait être utilisé pour créer de nouveaux types de composants optiques à base de plasmons de surface, tels que les hologrammes plasmoniques et les lentilles plasmoniques directionnelles, dit Genevet. Il est également enthousiasmé par le potentiel de manipuler la lumière à de minuscules échelles. « Nous avons la chance de faire cette recherche au moment où les nanotechnologies prennent vraiment leur envol, " dit Genevet. " La photonique à l'échelle nanométrique a un impact remarquable sur l'optique, et nos découvertes aideront, espérons-le, à mieux comprendre les mécanismes d'excitation des ondes électromagnétiques de surface."