Une cartographie des transferts d'énergie dans les cavités optiques radiofréquences
Publié par Adrien le 02/04/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS
Difficile de manipuler avec précision des émetteurs nanométriques, dont le moindre ajustement est de l'ordre de l'infiniment petit. Des chercheurs de l'institut Fresnel et de l'université de Sydney ont donc proposé un changement d'échelle. Grâce à une nouvelle approche expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il...) basée sur des ondes (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.) radiofréquences, ils ont obtenu la première cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant un espace...) des cavités photoniques, où chaque nanomètre influe sur les échanges 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.). Ces travaux sont publiés dans la revue Physical Review X.


© Institut Fresnel Cartographie du transfert d'énergie entre dipôles dans une cavité optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.).

Véritables pièges pour la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...), les cavités photoniques la maintiennent entre deux miroirs. Son intensité et les interactions lumière-matière y sont alors concentrées, ce qui pourrait permettre de contrôler les échanges d'énergie entre atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...), molécules et des nanostructures comme les boîtes quantiques. À des échelles aussi basses, la manipulation des émetteurs demande cependant une précision encore hors d'atteinte. Des chercheurs de l'institut Fresnel (CNRS/École Centrale Marseille/Aix-Marseille Université) et d'universités australiennes, réunis au sein du laboratoire international associé ALPhA, ont donc décidé d'agrandir l'échelle de ces phénomènes en remplaçant la lumière par des ondes radiofréquences. Leurs expériences ont permis de caractériser minutieusement le transfert d'énergie dipôle-dipôle, afin d'améliorer le rendement des applications dans les cavités optiques.

Prenant pour base le formalisme mathématique qui décrit le transfert d'énergie dans une cavité optique, les chercheurs l'ont adapté à l'échelle des ondes radiofréquences, un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de...) de fois plus grande. Ce changement a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus...) la première cartographie à très haute résolution des paramètres qui agissent sur ces transferts d'énergie, comme d'infimes changements de position entre les dipôles. Cela a permis d'expliquer certaines observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) contradictoires dans les cavités optiques, où des échanges qui semblaient similaires ne transféraient pas la même d'énergie, car on sait à présent que des changements trop infimes pour être repérés, à l'échelle des photons (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 de...), ont une influence considérable.

Références

K. Rustomji, M. Dubois, B. Kuhlmey, C. M. de Sterke, S. Enoch, R. Abdeddaim, J. Wenger,
Direct imaging of the energy transfer enhancement between two dipoles in a photonic cavity,
Physical Review X 9, 011041 (2019)
DOI: 10.1103/PhysRevX.9.011041
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