De la lumière à la matière

L'optique ouvre la porte à tout un champ-de connaissances

Source : Lëtzebuerger Journal
Publication date : 09/20/2016

Au «Luxembourg Institute of Science and Technology» (LIST), l'optique figure parmi les domaines de recherche du département dédié aux matériaux. Docteur Torsten Granzow nous présente les grandes lignes de ses travaux qui, s'ils sont pour l'instant au stade du laboratoire, pourraient dans le futur faire partie de notre quotidien.

Quel est le but des recherches que vous menez?

TORSTEN GRANZOW L'objectif de nos recherches dans le domaine de l'optique est à la fois de manipuler les propriétés des matériaux par l'éclairage et de modifier la propagation de la lumière par des matériaux spécifiques, avec le but de développer de nouvelles solutions pour les défis technologiques qui se posent dans les domaines de la détection et de la communication.

Auriez-vous quelques exemples de recherches et d'applications concrètes?

GRANZOW Nous poursuivons un projet, avec le soutien financier du programme CORE du FNR, sur l'effet photovoltaïque en vrac. Le photovoltaïque, comme vous savez peut-être, indique qu'une tension ou un courant électrique est créé par l'illumination. L'efficacité, à savoir la quantité d'énergie lumineuse convertie en énergie électrique, est nettement inférieure à 1 %, alors qu'elle est de plus de 30% dans les cellules solaires dédiées, L'effet peut être utilisé, cependant, pour d'autres applications telles que les capteurs optiques, des filtres ou d'autres applications haut de gamme telles que les systèmes de stockage de données holographiques.

Un deuxième projet, également soutenu par le FNR et en collaboration avec l'équipernentier automobile IEE, concerne le développement de matériaux pour la construction de dispositifs à ondes millimétriques, soit à des longueurs d'onde comprise entre celle des micro-ondes (100 cm à 10 cm) et la lumière infrarouge ou visible (moins de 10 micromètres). Nous nous attendons à ce que cela soit utilisé dans la prochaine norme de télécommunication SG, qui est actuellement en cours d'élaboration et finira par remplacer la norme actuelle 4G, ainsi que des capteurs automobiles comme les commandes à distance. Avec cela, nous nous positionnons entre le champ à haute fréquence, traditionnellement considéré comme appartenant à l'optique et le champ à basse fréquence généralement associé à l'ingénierie électrique.

Quels sont les principaux développements que l'optique a rencontrés ces dernières années?

GRANZOW Parmi les développements les plus importants dans le domaine des matériaux et de l' optique, du moins en termes d'optique dans les applications, on retrouve le développement de  cellules solaires de type pérovskite pour la production d'énergie photovoltaïque. Celles-ci ont été découvertes en 2009 et ont augmenté l'efficacité d'un facteur 7 depuis lors. Elles sont maintenant presque aussi efficaces que les cellules solaires semi-conductrices classiques, et elles sont beaucoup plus faciles et moins coûteuses à produire. Le deuxième développement majeur que nous voyons est l'extension du champ de «l'optique» à différentes gammes de I fréquences. En général, quand on parle de l'optique, cela se réfère à l'ultraviolet, la lumière visible ou infra, rouge, avec des longueurs d'onde comprises entre 10 nm et 10 micromètres, correspondant à des fréquences comprises entre 30 THz et 30 PHz. D'un autre côté, il y a des radio- et des micro-ondes avec des longueurs d'onde de 10 mm ou plus, correspondant à des fréquences de 30 GHz et au-dessous. Entre ces régions, il y a le «déficit de Térahertz» ou «Millimeter-wave gap». Avec le développement de nouvelles sources et de détecteurs, cet écart a été fermé ces dernières années, ce qui rend les fréquences disponibles pour les applications technologiques. À l'heure actuelle, ces applications sont encore très coûteuses, ce qui limite l'utilisation au domaine militaire des agences de sécurité; vous connaissez peut-être les «scanners térahertz» utilisés dans les aéroports pour le contrôle des passagers. Avec les nouveaux développements technologiques, en particulier dans le domaine des matériaux fonctionnels, ces applications vont devenir moins onéreuses et entrer sur le marché de masse. Un exemple serait un radar à courte portée dans les voitures pour aider le conducteur et éventuellement, rendre possible les voitures autonomes.

CATHERINE KURZAWA