La revue scientifique Journal of Optics consacre la couverture de son numéro spécial sur la photonique infrarouge moyen et térahertz aux travaux de chercheurs de l'Université publique de Navarre : Víctor Pacheco Peña, Víctor Torres, Miguel Beruete et Miguel Navarro-Cía (ancien élève travaillant actuellement à l'Imperial College de Londres), ainsi que Nader Engheta (Université de Pennsylvanie), l'un des plus grands spécialistes mondiaux des métamatériaux. Leurs recherches ont permis de proposer plusieurs dispositifs capables de rediriger les ondes électromagnétiques avec des rendements proches de 100 %.
Pour expliquer leurs travaux, ils donnent l'exemple suivant : « Si l'on éclaire un mur percé d'un trou avec une lampe torche, l'expérience montre que plus le trou est grand, plus la lumière le traverse. Or, si l'on remplit ce trou avec un métamatériau ENZ, un phénomène apparemment illogique se produit : plus le trou est petit, plus la lumière le traverse. Ce phénomène a des implications pratiques considérables, car il ouvre de nouvelles perspectives pour la miniaturisation de composants multiples et le contrôle de la lumière. ».
Les métamatériaux sont des matériaux artificiels dont les propriétés dépassent celles des éléments naturels. Pour comprendre leur fonctionnement, on peut se tourner vers la nature elle-même : tandis que les éléments naturels tirent leurs propriétés physiques des atomes qui les composent et de leur agencement, les métamatériaux utilisent des éléments naturels, tels que de petits fragments métalliques, qui s’assemblent comme les pièces d’un jeu de construction pour synthétiser artificiellement des propriétés autrement inaccessibles. Initialement proposés pour le contrôle du rayonnement électromagnétique, leur utilisation s’est aujourd’hui largement répandue et étendue à d’autres domaines, comme les ondes mécaniques (le son, par exemple).
Ce travail propose différents dispositifs capables de rediriger les ondes électromagnétiques avec des rendements proches de 100 %
L'étude présentée propose plusieurs dispositifs compacts, constitués de tubes métalliques rectangulaires à ouvertures extrêmement étroites, conçus pour rediriger les ondes électromagnétiques avec une efficacité proche de 100 %. Ces ouvertures imitent un métamatériau ENZ (Epsilon Near Zero, c'est-à-dire à permittivité proche de zéro), et n'ont donc pas besoin d'être remplies pour obtenir des propriétés surprenantes
.
Parmi les métamatériaux électromagnétiques, les ENZ mentionnés précédemment permettent le supercouplage de la lumière, l'effet tunnel et le confinement de l'énergie dans des espaces infiniment petits. « Pour reprendre l'exemple initial », expliquent les auteurs de l'article, « le supercouplage signifie que toute la lumière est transférée d'un côté à l'autre de la paroi, quelle que soit la forme de l'ouverture ; l'effet tunnel signifie que la lumière traverse une ouverture de n'importe quelle longueur ; et le confinement de l'énergie est dû au fait que la lumière est transférée même pour des ouvertures très petites, comprimant ainsi énormément l'énergie à l'intérieur de l'ouverture. ».
Ces travaux ont démontré, tant théoriquement que par des simulations, le fonctionnement des déflecteurs de faisceau et des diviseurs de puissance pour les ondes térahertz, qui présentent un grand intérêt compte tenu de leur potentiel considérable dans des secteurs tels que la sécurité, le génie biomédical, l'industrie pharmaceutique, l'aérospatiale et bien d'autres. Les auteurs de cette recherche travaillent actuellement à la confirmation expérimentale de l'étude. À cet égard, ils soulignent que « cela représente une nouvelle étape importante dans une initiative internationale menée depuis près de quatre ans ».
Source : Agence SINC
