Cienciaes.com : Lumière et matière à l’échelle nanométrique, nanophotonique. Nous parlons avec Javier García de Abajo.

La première fois que j’ai entendu parler de la Licurgus Cup (Licurgus), c’était lors d’une conversation sur la nanophotonique avec Javier García de Abajo, alors à l’Instituto de Óptica del SCCI et aujourd’hui enseignant-chercheur en ICREAà l’Institut des sciences photoniques.

On peut s’étonner, et c’est naturel, qu’une coupe du IVe siècle ait été associée à l’un des savoirs les plus récents et les plus prometteurs. La raison en est que ladite tasse était en verre dichroïque, un matériau qui présente différentes couleurs lorsqu’il est éclairé par une lumière blanche.

La coupe merveilleusement sculptée représente d’un côté l’image du roi Lycurgue emprisonné entre les sarments d’une vigne, tandis que de l’autre côté elle représente Dionysos (Bacchus), le dieu du vin, désignant Lycurgue d’un geste accusateur. Le roi Lycurgue est un personnage mythologique qui, selon la légende, affronta Dionysos et, comme c’était souvent le cas des mortels qui rivalisaient avec les dieux antiques, il paya cher son audace. Au-delà de l’histoire que nous raconte la mythologie, la vérité est que la coupe surprend les visiteurs car, lorsqu’elle est éclairée de face, elle dégage un reflet verdâtre et, lorsque la lumière tombe de derrière, traversant le verre jusqu’à nos yeux, montre une belle couleur rubis.

Le comportement à la lumière du verre utilisé dans la tasse Lycurgue est basé sur la teneur en minuscules particules d’or qui y sont incrustées. La cause a été découverte bien plus tard, déjà au milieu du siècle. XIXe grâce aux travaux de Michael Faraday, qui, intéressé par l’interaction de la lumière et de la matière, s’est rendu compte que les particules d’or dans une solution donnent à l’ensemble une coloration rubis lorsqu’elles sont éclairées par une lumière blanche. Il faudra attendre le début du XXe siècle pour que Gustav Mie fournisse une explication théorique du phénomène. Ces reflets colorés apparaissent lorsque des particules d’or ou de toute autre substance sont éclairées par une lumière dont la longueur d’onde est comparable ou inférieure à la taille des particules. La longueur d’onde des différentes couleurs de la lumière visible est comprise entre 380 nanomètres pour le violet et jusqu’à 780 nanomètres pour le rouge, de sorte que les particules qui diffusent la lumière doivent également être de taille nanométrique, c’est pourquoi cette discipline est appelée “nanophotonique”.

Ce qui a commencé comme une curiosité qui a fourni des couleurs vives aux vitraux est maintenant l’un des domaines les plus actifs de la science et de la technologie. C’est au cours des années 1980 que le concept de nanotechnologie a commencé à s’épanouir. Les nanomatériaux ont commencé à être développés en produits commerciaux qui ont été utilisés dans une multitude d’applications. Certaines des nanoparticules couramment utilisées dans l’industrie comprennent les nanoparticules de dioxyde de titane et d’oxyde de zinc dans les écrans solaires, les cosmétiques et certains produits alimentaires. Les nanoparticules d’argent sont utilisées dans les emballages alimentaires, les vêtements, les désinfectants et les appareils électroménagers. Un autre nanomatériau important est les nanotubes de carbone, qui sont utilisés dans les textiles et l’électronique. Une application importante de la nanotechnologie est la médecine, ou comme on l’appelle maintenant : la nanomédecine. Les applications liées à l’informatique ne manquent pas. L’ordinateur optique, qui utilise la lumière au lieu d’un courant d’électrons pour la transmission et le stockage d’informations, est un défi qui a déjà passé les phases de tests en laboratoire mais n’a pas encore suffisamment progressé pour arriver sur le marché. Et les étapes ont déjà été franchies pour la création de l’ordinateur quantique qui marque une future ligne qui promet la création d’ordinateurs beaucoup plus rapides et plus efficaces que les actuels.

J’ai parlé avec Javier García de Abajo de cela et de bien d’autres choses, une conversation que je partage avec vous aujourd’hui dans cet épisode du podcast Hablando con Científicos.