Publié le 22 janvier 2019 par John Wallace
Les scientifiques de l’institut de recherche AMOLF (Amsterdam, Pays-Bas) ont développé et fabriqué un objectif nanophotonique 3D en collaboration avec l’Université Western (London, ON, Canada) et la City University de New York (Eggenstein, Allemagne), les chercheurs ont imprimé une lentille extrêmement petite au-dessus d’un nanofil d’arséniure de gallium, d’une épaisseur de 80 nm seulement, qui agit comme un émetteur de lumière. Ainsi, la combinaison de nanolens et de nanofils permet une émission de lumière focalisée, comparée à une émission presque uniforme du nanofil lui-même.
Les émetteurs et capteurs à l'échelle nanométrique très sensibles à la direction offrent un potentiel dans de nombreux domaines d'application. C'est le cas des ordinateurs quantiques optiques, ainsi que des cellules solaires présentant des zones ou des surfaces structurées à l'échelle nanométrique. Cependant, l'amélioration de la directivité sur des dispositifs à l'échelle nanométrique constitue un défi technique majeur. Dans ce travail, les chercheurs ont appliqué un algorithme évolutif pour concevoir une géométrie 3D complexe comportant des caractéristiques de sous-longueur d'onde allant jusqu'à près de 200 nm. La conception 3D utilise des effets d'interférence à l'échelle nanométrique pour obtenir une directivité élevée.
La lentille a une directivité calculée de 101 pour une source ponctuelle et de 67 pour l'émetteur de nanofils à source finie. La directivité est définie comme l'émission lumineuse d'un angle par rapport à l'émission lumineuse moyenne sous tous les angles. La directivité mesurée était de 22, avec un demi-angle de 3,5 °; ce nombre pourrait être augmenté davantage vers sa valeur théorique avec un meilleur alignement de la lentille sur le nanofil, affirment les scientifiques.