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La Lettre
Micropiliers (diamètre 3 micromètres)
utilisés pour créer des états quantiques
de la lumière
© Pascale Senellart, Laboratoire de photonique et nanostructures, CNRS
© suns07butterfly - Fotolia
faire du stockage d’information à haute densité ou, encore, pour chauffer localement. L'idée est de réaliser
une sorte d'entonnoir à lumière qui pourrait collecter la lumière incidente et la concentrer sur une surface
environ mille fois plus petite. C’est très exactement ce que fait une antenne de télévision qui collecte le
champ incident et l’envoie dans un fil dont la taille est très inférieure à la longueur d’onde.
Pour parvenir à ce résultat dans le domaine optique, un moyen est d'utiliser une petite sphère métallique, de
quelques nanomètres de diamètre, dans laquelle les électrons peuvent osciller en phase. Ce mouvement
de balancier a lieu dans la gamme des fréquences optiques, de sorte qu’un champ lumineux incident
peut exciter de façon résonante ce mode appelé plasmon de surface. Cela fonctionne un peu comme un
entonnoir, car l’énergie de l’onde incidente se trouve captée par la particule et concentrée au voisinage
de la nanoparticule. On parle plus généralement de nanoantennes. La future génération de disques durs
utilise ce type d’antennes pour chauffer le support magnétique sur une zone dont la taille est d’environ
20 nm.
De nouveaux matériaux
Le développement des techniques de nanofabrication a eu un impact considérable sur l’optique. On peut
maintenant fabriquer des métamatériaux, c’est-à-dire des matériaux composites se comportant comme
des matériaux homogènes ayant des propriétés que l’on
ne trouve pas dans la nature, telles que des indices de
réfraction négatifs. Ces matériaux sont, par exemple,
constitués d’un ensemble périodique de spires métalliques
sectionnées, qui se comportent comme des petits circuits
RLC avec une fréquence de résonance dans le visible ou
l’infrarouge. Cela ouvre des perspectives pour la mise au
point de composants optiques sans aberrations et ultraplats.
Il est par ailleurs devenu possible de réaliser de véritables
atomes artificiels, appelés boîtes quantiques. En ajustant
leur forme ou leur taille, elles absorbent ou émettent de la
lumièreà la fréquence souhaitée. Cesont desnanoparticules
de semiconducteurs que l’on peut fabriquer soit par
synthèse chimique, soit par épitaxie, c’est-à-dire par dépôt
de matériaux, monocouche atomique par monocouche
atomique. L’insertion de tels émetteurs uniques dans des
micropiliers qui servent de cavités résonantes permet de
réaliser des sources qui émettent des photons un par un à la demande. Certaines de ces boîtes sont des
émetteurs de lumière très robustes, qui commencent à être utilisées pour les écrans d’affichage.