Les physiciens de l'Université Case Western Reserve développent des revêtements optiques ultra-fins qui pourraient prolonger considérablement la durée de vie des panneaux solaires, ainsi qu'améliorer des domaines tels que le stockage des données ou la protection contre la contrefaçon.
"Imaginez un monde dans lequel les surfaces affichent non seulement des couleurs vives, mais servent également de plates-formes efficaces de récupération d'énergie", a déclaré Giuseppe Strangi, professeur de physique à Case Western Reserve. "C'est le monde que nous mettons en lumière."
Strangi dirige un groupe de recherche développant de nouveaux revêtements optiques, aussi fins que quelques couches atomiques. Ils peuvent simultanément transmettre et réfléchir la lumière à bande étroite avec une vivacité et une pureté des couleurs inégalées.
"Ils agissent comme des fenêtres transparentes très sélectives et comme des miroirs réfléchissants", a déclaré Strangi, "et cette précision nous permet de manipuler l'apparence de la lumière réfléchie."
L'application possible la plus prometteuse des nouveaux revêtements optiques est de prolonger la durée de vie des panneaux solaires, a déclaré Strangi.
Les panneaux solaires durent généralement entre 20 et 30 ans. Parmi les raisons :la lumière du soleil fournit de l'énergie mais chauffe également le panneau, réduisant son efficacité à court terme et sa durabilité à long terme en dégradant les matériaux.
En effet, il existe deux bandes spécifiques dans l'énergie lumineuse :l'une (photovoltaïque) peut être stockée sous forme d'énergie, tandis que l'autre (thermique) chauffe le panneau.
"Mais jusqu'à présent, vous ne pouviez pas faire la différence entre les deux, donc pour obtenir de l'énergie, vous deviez également accepter la chaleur", a déclaré Strangi. "Nos revêtements séparent les deux, entraînant une augmentation de la production d'énergie à court terme et une multiplication par six de la durée de vie du panneau." Case Western Reserve a obtenu un brevet sur les nouveaux matériaux, a déclaré Strangi.
Le groupe de recherche, qui comprend Michael Hinczewski, professeur de physique au CWRU et des collaborateurs du MIT, de l'Université d'Arizona et de l'Université de Rochester, travaille également avec des collaborateurs industriels aux États-Unis et en Finlande pour explorer la possibilité d'étendre cette technologie.
Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Nature Communications. . Ce travail le plus récent s'appuie sur les découvertes originales du groupe, publiées en 2021 dans Nature Nanotechnology. , sur ce qu'ils ont surnommé « revêtements optiques résonants Fano ».
Les nouveaux matériaux portent le nom d'Ugo Fano, un physicien italien qui a travaillé avec Enrico Fermi sur des expériences de fission dans les années 1930.
Les idées uniques de Fano concernaient ce qu'on appelle les « formes de lignes spectrales », ou la visualisation du changement d'énergie dans une molécule ou même dans un seul atome. L'équipe de Strangi a été capable de manipuler ces formes de lignes de Fano (donc l'énergie) en délimitant les états discrets dans le continuum à l'aide de la photonique en couches minces.
Les autres applications de la nouvelle recherche sont variées. De nouvelles avancées en matière de « coloration structurelle » amélioreraient les technologies d'affichage des ordinateurs, augmenteraient le stockage des données, amélioreraient les mesures anti-contrefaçon et permettraient même davantage de variations de décor, a déclaré Strangi.
Plus d'informations : Mohamed ElKabbash et al, Plateforme de revêtements optiques résonants Fano pour une gamme complète et des couleurs structurelles de haute pureté, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-39602-2
Informations sur le journal : Nanotechnologie naturelle , Communications naturelles
Fourni par l'Université Case Western Reserve
