une, Illustration de la structure réticulaire orthorhombique de α-MoO3 en couches (sphères rouges, atomes d'oxygène). La structure orthorhombique est basée sur des bicouches d'octaèdres MoO6 déformés empilés le long de la direction [010] via des interactions vdW. Les trois positions possibles des atomes d'oxygène sont notées O1–3, et la cellule unitaire est représentée en pointillés. b, Schéma de la maille élémentaire de α-MoO3; les constantes de réseau sont a = 0.396 nm, b = 1,385 nm et c = 0,369 nm. Sphères bleues, atomes de molybdène. c, Image optique de paillettes de α-MoO3. Les cristaux de α-MoO3 semblent typiquement rectangulaires en raison de la structure cristalline anisotrope. Les flèches étiquetées indiquent les directions des cristaux. Barre d'échelle, 20 µm. ré, Spectre Raman pris dans la zone marquée par un cercle en pointillé rouge en c. Les étiquettes de fréquence rouges indiquent les pics Raman associés aux vibrations du réseau produisant les RB de α-MoO3. Crédit :(c) La nature (2018). DOI :10.1038/s41586-018-0618-9
Une équipe internationale de chercheurs a découvert un matériau naturel qui présente une hyperbolicité dans le plan. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit leur travail avec le trioxyde de molybdène et ce qu'ils ont trouvé. Thomas Folland et Joshua Caldwell de l'Université Vanderbilt proposent un article de News and Views sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de revue.
Comme le notent Folland et Caldwell, les matériaux hyperboliques sont ceux qui sont extrêmement réfléchissants à la lumière le long d'un axe et ont une réflectance normale le long d'un autre axe. Dans la plupart de ces matériaux, les deux axes ne sont pas sur le même plan. Mais comme Folland et Caldwell le notent plus loin, un matériau dans lequel ils se trouvent dans le même plan serait précieux car il pourrait servir de plaque d'onde très mince, des matériaux qui modifient la polarisation de la lumière qui le frappe. Ils soulignent qu'une telle lame d'onde pourrait permettre aux chercheurs de manipuler les longueurs d'onde à très petite échelle. Dans ce nouvel effort, les chercheurs rapportent la découverte d'un tel matériau, un matériau naturel appelé trioxyde de molybdène.
Folland et Caldwell soulignent qu'il fut un temps dans un passé pas si lointain où l'on croyait que l'hyperbolicité n'existait que dans les matériaux fabriqués par l'homme. Mais il y a tout juste quatre ans, il a été observé dans le nitrure de bore hexagonal. Il a également été déterminé que le comportement réfléchissant de ces matériaux est dû aux vibrations de leur réseau cristallin, c'est-à-dire des phonons optiques. Ces phonons ont une longue durée de vie, qui servait à empêcher l'absorption de la lumière. Au cours des dernières années, un certain nombre de matériaux hyperboliques naturels ont été trouvés.
Des travaux antérieurs avaient montré que le trioxyde de molybdène était hyperbolique pour la lumière infrarouge à ondes longues. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont montré qu'il présente également une hyperbolicité dans le plan. Ils ont utilisé leur découverte pour confiner la lumière de manière plus petite que sa longueur d'onde en utilisant des polaritons de phonons hyperboliques. Les durées de vie des polaritons sont environ 10 fois plus longues que celles du nitrure de bore hexagonal.
Folland et Caldwell suggèrent que les propriétés uniques du trioxyde de molybdène pourraient innover dans le développement de la nanophotonique. Ils notent également qu'il a été théorisé que des matériaux hyperboliques pourraient être utilisés pour créer des hyper-lentilles ou des hétérostructures.
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