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Le MIT crée le premier miroir parfait – High-teK.ca

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Des physiciens du MIT ont créé le premier miroir parfait. Lorsque la lumière frappe le miroir – ou tout autre type d’onde, y compris les ondes acoustiques et aquatiques – elle rebondit parfaitement, n’introduisant aucune distorsion et préservant exactement l’image d’origine (signal). Bien qu’il s’agisse principalement de grandes nouvelles pour les MySpacers narcissiques, ces miroirs parfaits pourraient également conduire à des percées dans l’énergie solaire, les lasers, les réseaux de fibres optiques ou à peu près tout ce qui implique la réflexion ou la capture de la lumière.

Les miroirs conventionnels fonctionnent tous de manière très simple : ils bloquent le passage de la lumière (ou du son, ou de l’eau, ou des ondes radio), et n’ont donc d’autre choix que de réfléchir. Comme vous pouvez l’imaginer, la réflexion n’est jamais parfaite, une partie de l’énergie étant absorbée par le matériau ou dispersée dans différentes directions. Pour un humain vérifiant ses cheveux ou son maquillage, ce manque de perfection n’a pas d’importance ; mais lorsque vous parlez de réfléchir des lasers sur des centaines de kilomètres de fibre optique ou d’installations d’énergie solaire, ces minuscules imperfections peuvent entraîner une énorme baisse d’efficacité.

Miroir parfaitMarin Soljačić et ses collègues du groupe de photonique et d’électromagnétisme du MIT sont tombés sur ce miroir parfait presque par accident. L’équipe étudiait le comportement d’un cristal photonique – dans ce cas, une tranche de silicium recouverte d’une couche nanométrique de nitrure de silicium – dans laquelle des trous avaient été percés, formant un réseau. Ces trous sont si petits qu’ils ne peuvent accueillir qu’une seule onde lumineuse. À la plupart des angles, la lumière était partiellement absorbée par le cristal photonique, comme ils s’y attendaient – mais avec une longueur d’onde spécifique de lumière rouge, à un angle de 35 degrés, la lumière était parfaitement réfléchie. Chaque photon émis par la source de lumière rouge a été parfaitement réfléchi, exactement au bon angle, sans absorption ni diffusion.

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Ce phénomène est nouveau et inattendu. John von Neumann, l’un des polymathes les plus remarquables de l’histoire, a théorisé un phénomène similaire en 1929, mais cela n’avait jamais été démontré expérimentalement. « C’est une manière très différente de confiner la lumière », Soljačić dit. A. Douglas Stone, un professeur de Yale qui n’a pas participé aux travaux, dit que cette démonstration pratique est « très significative, car elle représente un nouveau type de miroir qui, en principe, a une réflectivité parfaite ».

Bien qu’il existe presque sans aucun doute des applications pratiques pour ces miroirs parfaits, l’équipe du MIT se concentre actuellement sur la recherche exacte de ce qui se passe. Les nouveaux phénomènes, une fois qu’ils sont compris et facilement reproduits, conduisent souvent à des applications très nouvelles et inédites. Dans ce cas, l’application la plus évidente est celle des lasers plus puissants et plus efficaces, mais l’énergie solaire concentrée (utilisant des miroirs pour faire bouillir l’eau) et la fibre optique pourraient également être améliorées. Pas plus tard que la semaine dernière, nous avons écrit sur Fibre optique à noyau creux de DARPAqui utilisent des cristaux photoniques pour propager le signal – on peut supposer que des miroirs parfaits pourraient être utilisés dans ces fibres pour fournir une plus grande portée et une plus grande vitesse.

Fibre optique à bande interdite photonique à noyau creux de DARPA

Fibre optique à bande interdite photonique à noyau creux de DARPA

Différents cristaux photoniques avec différents modèles de trous percés devraient également être capables de réfléchir des ondes avec d’autres propriétés, telles que l’acoustique, l’eau et la radio. Et bon, un miroir parfait ne serait-il pas aussi utile pour fabriquer une cape d’invisibilité… ?

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Document de recherche: doi:10.1038/nature12289 – « Observation de la lumière piégée dans le continuum de rayonnement »

[Image credit: Thilo Frank]

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