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Le graphène, une couche ultra-plate d'atomes de carbone dans un treillis de crystal hexagonal, passionne aujourd'hui nombre de chercheurs en raison de ses propriétés électriques et photoniques uniques. En 2010, le prix Nobel de physique a d'ailleurs été remis à André Geim et Konstantin Novoselov, professeurs à l'Université de Manchester (Royaume-Uni) qui ont isolé le graphène, souvent qualifié de "matériau miracle" - c'est le plus fin cristal connu, ultra-résistant, transparent, excellent conducteur d'électricité, très dense.
Molécule de graphène
Dr. Han Zhang, chercheur post-doctorant auprès du service OPERA-photonique (Faculté des Sciences appliquées) de l'ULB, en collaboration avec le Prof. Loh (National University of Singapore) vient de découvrir le "polarizer" le plus fin du monde, qui s'appuie sur des vagues électromagnétiques couplées, guidées et polarisées par graphène. Les chercheurs estiment que cette découverte permettra un jour d'intégrer sur des circuits photoniques, des communications à haute vitesse optique.
Les "polarizers" optiques sont les composants élémentaires de communications optiques quantiques par scission de l'état de polarisation d'un signal optique. A l'heure actuelle, il y a des demandes croissantes de communications optiques à grande vitesse basées sur des mobiles, appelant à la miniaturisation des appareils opto-électroniques. Toutefois, les "polarizers" optiques conventionnels sont chers, épais, discrets et peuvent requérir un parallélisme additionnel. Grâce aux propriétés optiques à large bande induites par sa structure à énergie exceptionnelle, le "polarizer graphènes" présente une largeur de bande supérieure. En fabriquant des "polarizers graphènes" qui combinent les avantages du coût faible (moins de quelques euros), du caractère compact, d'un temps de relâchement ultra-court et d'une large gamme d'opérations possibles, les chercheurs pensent que ce matériel permettra de nouvelles architectures pour des communications optiques sur puces ultra-rapides.
En plus de son potentiel industriel, cette recherche publiée dans Nature Photonics le 30 mai 2011, présente un grand intérêt fondamental. Elle traite de la manière dont la lumière se propage le long d'une surface ultra-fine à deux dimensions. En raison de la chaîne de fibre optique, les chercheurs peuvent désormais découvrir aisément comment les graphènes guident et interagissent avec des vagues électromagnétiques, avec un effet polarisant attribué à l'atténuation différenciée de deux modes de polarisation. Cette découverte ouvre la voie à une nouvelle physique: dans les prochaines années, les chercheurs en photonique, plasmonique et nano-sciences dans cette structure de "graphène polarizer" auront un nouveau terrain pour tester leurs idées et méthodes vers des appareils photoniques-plasmoniques tout en carbone.
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