Verre de Lévy: des propriétés non conventionnelles pour la lumière

Un groupe formé de chercheurs du LENS (Laboratoire Européen pour les Spectroscopies Non-linéaires), de l'Université de Florence et de l'INFN (Institut National pour la Physique de la Matière) a réalisé des matériaux innovants dans lesquels la lumière se comporte de façon non-conventionnelle. L'étude fait la couverture de la revue Nature publiée le 22 mai 2008.

Le nouveau matériau réalisé se comporte comme un super-diffuseur, à savoir un matériau dans lequel les photons se propagent à une vitesse très supérieure à celle qu'il est possible d'atteindre dans les matériaux classiques. La recherche s'est appuyée sur un phénomène physique appelé "vols de Lévy" qui illustre les processus de transport en physique mais aussi la distribution des déplacements humains, les stratégies de recherche de nourriture des animaux ou les fluctuations du cours des actions. En référence à ce phénomène, l'article publié sur la revue Nature porte le titre: "A Lévy flight for light".

Cette nouvelle classe de matériaux a été dénommée "verres de Lévy" par analogie avec les "vols de Lévy", phénomène naturel jamais observé jusque là dans un matériau. Les photons s'y propagent selon des chemins ad hoc (les vols de Lévy) à une vitesse bien supérieure à celle observée dans les milieux optiques traditionnels. Ceci est dû aux centres qui diffusent la lumière répartis de façon quasi fractale.

Le résultat a été obtenu en mélangeant trois ingrédients: verre liquide (silicate de sodium), particules de bioxyde de titane et sphères de verre de divers diamètres. Ces dernières créent à l'intérieur du verre liquide une matrice pouvant déterminer la distribution des sphères de bioxyde de titane: lorsque la matière se solidifie, la distribution des sphères est telle que les photons diffusent dans le verre selon les "vols de Lévy". Le chercheur Jacopo Bertolotti affirme que le but actuel est de raffiner la recette en substituant le verre liquide par un polymère. De cette façon des matériaux flexibles seront créés avec des potentialités d'application dans divers secteurs de haute technologie, de l'économie avancée à la photonique.