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Posté par Redbran le Mercredi 11/01/2017 à 12:00
Des progrès dans le domaine de l'optique quantique
Des techniques innovantes dans les nanoparticules, l'optique et les ondes-matière, qui repoussent les limites du monde quantique.

Le projet NANOQUESTFIT, financé par l'UE, a réalisé des progrès majeurs dans le domaine prometteur de l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) quantique.

Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution,...) financé par l'UE était très ambitieux par son envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) et ses objectifs scientifiques, comme l'explique son coordinateur le professeur Markus Arndt de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) de Vienne. Son équipe a été la première à observer la délocalisation quantique, à l'échelle du micromètre (Un micromètre (symbole μm) vaut 10-6 = 0, 000 001 mètre.) et jusqu'à 10 ms, pour des molécules et des nanoparticules complexes, constituées de dizaines ou de plusieurs centaines d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) fermement liés.

Le projet NANOQUESTFIT se caractérisait par de solides bases théoriques et une forte visée technologique. Il voulait concevoir de nouvelles méthodes de synthèse chimique pour préparer des macromolécules et des nanoparticules avec une queue, dont il serait possible de préparer sous vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) poussé des faisceaux avec une faible vitesse (On distingue :), et de les détecter avec une sensibilité au niveau de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière...).

Le projet a aussi développé des techniques quantiques, avec des séparateurs de faisceaux onde-matière ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif léger permettant...) minces, jusqu'au niveau d'un graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) monocouche, et étudié l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) de réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les points de...) par réflexion. Il a aussi montré qu'un seul photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d'un point...) absorbé peut servir de séparateur de faisceau cohérent pour une seule macromolécule (Une macromolécule est une très grande molécule. La notion de macromolécule a été introduite en 1922 par le chimiste allemand Hermann Staudinger. Un système...). "Très concrètement, notre projet est aussi la base de nouveaux systèmes de métrologie (La métrologie est la science de la mesure au sens le plus large.) moléculaire, capables de mesurer avec une grande sensibilité des propriétés de molécules et de nanoparticules, car l'usage d'ondes-matières crée des franges d'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre....) quantiques servant en quelque sorte de règle nanométrique", commentait le professeur Arndt.

Explorer la nature ondulatoire de la matière

Les chercheurs de NANOQUESTFIT ont exploré la nature ondulatoire de la matière, qui découle de l'équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en physique quantique non-relativiste. Elle décrit l'évolution...), la loi la plus fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) quantique non relativiste. Elle prévoit que même des objets massifs peuvent se conduire comme des ondes et se délocaliser sur des distances macroscopiques, à condition d'être préparés adéquatement et de ne pas être perturbés. Cette délocalisation revient à dire que chaque particule peut être simultanément à plusieurs endroits.

Les éléments d'optique quantique divisent en plusieurs trajets la fonction d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à...) de chaque molécule ou groupe entrant, de manière cohérente (avec une relation fixe pour la phase). Ces divers faisceaux ondulatoires peuvent ensuite être recombinés par un ou plusieurs ensembles de séparateurs. "Durant NANOQUESTFIT, nous avons bien progressé dans cette voie. Nous avons conçu pour cela de nouveaux éléments nanomécaniques. Ils ont été percés de petits trous, jusqu'à 50 nm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) et espacés de 100 nm", poursuit le professeur Arndt. "Nous avons montré qu'ils étaient tous utiles comme séparateurs de faisceaux ondes-matière. J'estime qu'il conviendra de repenser l'intérêt des masques de diffraction mécaniques. Ils sont compacts, fiables, et n'utilisent pas d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Ils sont toujours très prometteurs pour réaliser des interféromètres atomiques compacts."

Les prochaines étapes de NANOQUEST

Le professeur Arndt a confirmé que la détection ondes-matière est le prochain objectif, mais que le système doit encore être perfectionné. L'équipe du projet compte développer cette méthodologie, également en collaboration avec un constructeur de laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) de renom international, et en s'élargissant vers la science des matériaux (La science des matériaux regroupe les domaines qui étudient la matière qui constitue les objets. Cela va des roches (en géologie) aux métaux en passant par les matériaux de construction (génie civil), les polymères (plastiques,...) et la physique des agglomérats.

Les partenaires du projet discutent d'autres idées, bien plus proches de la commercialisation. Elles visent des besoins et des aspects locaux de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) quotidienne, pour faciliter le travail dans un laboratoire laser ou avec des spectromètres de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...). "C'est plutôt fréquent pour ce genre de projet: il engendre des idées adventices qui pourraient être utiles au-delà de l'objectif initial", souligne le professeur Arndt. "Mais l'une de nos priorités est d'améliorer la métrologie de molécules, d'agglomérats et de nanoparticules, et nous concentrerons nos efforts sur ce point (Graphie)."

Pour plus d'information voir: projet NANOQUESTFIT

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Source: CORDIS-Europa