Une nouvelle approche pour créer une cavité auto-assemblée à l’échelle atomique dans le domaine de l’optique quantique et de la photonique

Dans le domaine de l’optique quantique et de la photonique, l’un des objectifs majeurs est d’augmenter l’intensité de l’interaction entre la lumière et la matière. Cela pourrait permettre de produire, par exemple, de meilleurs photodétecteurs ou sources de lumière quantique.

Une équipe de chercheurs danois a récemment proposé une nouvelle approche pour fabriquer une cavité auto-assemblée avec un vide d’air à l’échelle de quelques atomes.

Les chercheurs ont démontré que l’utilisation de résonateurs optiques, qui stockent la lumière pendant une longue période, permet une interaction plus forte entre la lumière et la matière. Si le résonateur est également très petit, de sorte que la lumière est comprimée dans une minuscule région de l’espace, l’interaction est encore plus renforcée. L’idéal serait un résonateur capable de stocker la lumière pendant une longue période dans une région de la taille d’un seul atome.

L’équipe de la DTU Électro a démontré l’année dernière des cavités de 8 nm, mais propose maintenant une nouvelle approche pour fabriquer une cavité auto-assemblée avec un vide d’air à l’échelle de quelques atomes. Leur article, intitulé « Cavités photoniques auto-assemblées avec confinement à l’échelle atomique », détaille les résultats et a été publié dans la revue Nature.

Leur expérience consiste en deux moitiés de structures en silicium suspendues sur des ressorts. Initialement, le dispositif en silicium est fermement attaché à une couche de verre. Les dispositifs sont fabriqués par technologie semi-conductrice conventionnelle, de sorte que les deux moitiés sont à quelques dizaines de nanomètres l’une de l’autre. Après une gravure sélective du verre, la structure est libérée et n’est plus suspendue que par les ressorts. Comme les deux moitiés sont fabriquées très proches l’une de l’autre, elles s’attirent en raison des forces de surface.

Cette recherche représente une avancée significative dans le domaine de l’optique quantique et de la photonique. L’équipe de recherche a réussi à créer une cavité auto-assemblée avec un vide d’air à l’échelle de quelques atomes, ce qui pourrait permettre une interaction plus forte entre la lumière et la matière.

Cette recherche pourrait avoir des applications dans divers domaines, tels que l’électronique, la nanorobotique, les capteurs, les technologies quantiques et bien d’autres.

Cette nouvelle approche permet de créer des structures à l’échelle atomique tout en utilisant des méthodes de fabrication conventionnelles. Cela pourrait permettre de dépasser les limites de la lithographie et de la gravure conventionnelles.

Les défis comprennent la nécessité de fabriquer des structures extrêmement petites sans qu’elles ne deviennent trop absorbantes, ainsi que la nécessité de connecter ces structures au reste du monde à l’aide de la technologie semi-conductrice conventionnelle.

Légende illustration principale : Illustration du cœur de la cavité photonique fabriquée en deux moitiés qui se sont assemblées en une seule unité. La cavité confine la lumière à l’intérieur de l’espace, qui n’est large que de quelques atomes, comme l’indique le champ de vision de la loupe. Illustration de Thor A. S. Weis. Crédit : Illustration by Thor A. S. Weis.
Article : « Cavités photoniques auto-assemblées avec confinement à l’échelle atomique » – DOI : 10.1038/s41586-023-06736-8

[ Rédaction ]
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