Un drone militaire volant en mission de reconnaissance est capturé derrière les lignes ennemies, mettre en branle une équipe d'ingénieurs qui ont besoin de supprimer à distance des informations sensibles portées sur les puces du drone. Parce que les puces sont optiques et non électroniques, les ingénieurs peuvent maintenant simplement flasher un faisceau de lumière UV sur la puce pour effacer instantanément tout le contenu. Catastrophe évitée.

Cette puce James Bond-esque est plus proche de la réalité en raison d'un nouveau développement dans un nanomatériau développé par Yuebing Zheng, professeur de génie mécanique et de science et ingénierie des matériaux à la Cockrell School of Engineering. Son équipe a décrit ses découvertes dans la revue Lettres nano le 10 novembre.

« Les molécules de ce matériau sont très sensibles à la lumière, on peut donc utiliser une lumière UV ou des longueurs d'onde lumineuses spécifiques pour effacer ou créer des composants optiques, " dit Zheng. " Potentiellement, nous pourrions incorporer cette LED dans la puce et effacer son contenu sans fil. Nous pourrions même le chronométrer pour qu'il disparaisse après un certain temps."

Pour tester leur innovation, les chercheurs ont utilisé un laser vert pour développer un guide d'ondes - une structure ou un tunnel qui guide les ondes lumineuses d'un point à un autre - sur leur nanomatériau. Ils ont ensuite effacé le guide d'ondes avec une lumière UV, et réécrit sur le même matériau à l'aide du laser vert. Les chercheurs pensent qu'ils sont les premiers à réécrire un guide d'ondes, qui est un composant photonique crucial et un élément constitutif des circuits intégrés, en utilisant une technique tout optique.

Leur principale avancée est un nanomatériau hybride spécialement conçu qui s'apparente au jouet Etch-A-Sketch d'un enfant - seul le matériau repose sur des molécules légères et minuscules pour dessiner, supprimer et réécrire les composants optiques. Les ingénieurs et les scientifiques s'intéressent aux composants réinscriptibles qui utilisent la lumière plutôt que l'électricité pour transporter des données, car ils ont le potentiel de rendre les appareils plus rapides, plus petits et plus économes en énergie que les composants en silicium.

Le concept d'optique réinscriptible, qui sous-tend les dispositifs de stockage optique tels que les CD et les DVD, a été poursuivi intensément. L'inconvénient des CD, DVD et autres composants optiques réinscriptibles à la pointe de la technologie, c'est qu'ils nécessitent des sources lumineuses autonomes, supports optiques et détecteurs de lumière.

En revanche, l'innovation UT Austin permet d'écrire, l'effacement et la réécriture de tout se passe sur le nanomatériau bidimensionnel (2-D), qui ouvre la voie aux puces et circuits optiques à l'échelle nanométrique.

« Développer des circuits nanophotoniques intégrés réinscriptibles, il faut pouvoir confiner la lumière dans un plan 2D, où la lumière peut voyager dans l'avion sur une longue distance et être arbitrairement contrôlée en fonction de sa direction de propagation, amplitude, fréquence et phase, " dit Zheng. " Notre matériel, qui est un hybride, permet de développer des circuits nanophotoniques intégrés réinscriptibles."

Le matériel des chercheurs commence par une surface plasmonique, qui est constitué de nanoparticules d'aluminium, sur laquelle se trouve une couche de polymère de 280 nanomètres incrustée de molécules capables de réagir à la lumière. En raison des interactions de la mécanique quantique avec la lumière, les molécules peuvent soit devenir transparentes, laisser les ondes lumineuses se propager, ou ils peuvent absorber la lumière.

Un autre avantage du matériau est qu'il peut faire fonctionner simultanément deux modes de transport de lumière, appelé mode hybride. Le mode guide d'ondes diélectrique du matériau peut guider la propagation de la lumière sur une longue distance, tandis que le mode plasmonique est capable d'amplifier considérablement les signaux lumineux dans un espace plus petit.

"Le mode hybride profite à la fois du mode guide d'ondes diélectrique et du mode résonance plasmonique, et les conjugue en contournant les limites de chacun, " a déclaré Zheng. "Nous avons réalisé un contrôle tout optique grâce à une technique, appelé fractionnement de Rabi photocommutable, lequel, pour la première fois, peut être réalisé dans le mode hybride plasmon-guide d'ondes."

L'intégration entre ces deux modes améliore significativement les performances de la cavité optique dans ce nanomatériau hybride, qui présente un facteur de qualité élevé et une faible perte optique et maximise ainsi le couplage entre les molécules et le mode hybride.

Il y a des défis qui doivent être relevés avant qu'une puce optique ou un circuit nanophotonique puisse être conçu à l'aide de ce matériau, Zheng a dit, y compris l'optimisation des molécules pour améliorer la stabilité des guides d'ondes réinscriptibles et leurs performances pour les communications optiques.