La matière, que nous connaissons bien à travers ses trois états principaux que sont le solide, le liquide et le gaz, peut présenter des comportements plus insolites sous certaines conditions. Une équipe de chercheurs de l'Université de la Ville de Hong Kong, dirigée par le Dr. Zhedong Zhang, s'est employée à étudier des phases dites "exotiques". Leur objectif ? Décrypter ce qu'ils ont nommé la "phase induite par la lumière".
Illustration schématique de la spectroscopie de molécules en temps réel en utilisant la phase induite par la lumière.
Crédit: Dr. Zhedong Zhang / Université de la ville de Hong Kong
Dans cette phase induite par la lumière, les molécules stimulées par un rayonnement lumineux, comme des impulsions laser, affichent des propriétés nouvelles. Ces propriétés sont susceptibles d'être exploitées dans diverses applications allant des communications optiques à l'informatique quantique, en passant par les technologies de conversion d'énergie lumineuse.
Cependant, l'étude de ces comportements est complexe. En effet, ils se produisent à des échelles de temps et d'énergie très courtes, sur l'échelle des femtosecondes (10
-15s), rendant leur observation difficile avec les théories et techniques actuelles.
Face à ce défi, le Dr. Zhang et son équipe ont développé une nouvelle théorie quantique. Celle-ci permet de modéliser le comportement des molécules en phase induite par la lumière, surmontant ainsi les limitations des théories précédentes. De plus, cette théorie révèle que ces molécules peuvent présenter un mouvement coopératif, comme une "vague", même à température ambiante. Une véritable révolution, puisque ce phénomène n'avait jusqu'ici été observé qu'à de très basses températures.
Cette avancée majeure pourrait ouvrir la voie à de nouvelles applications technologiques. En effet, elle pourrait faciliter la conception d'appareils de conversion et d'émission de lumière plus efficaces, ou encore de techniques de détection optique de pointe. De plus, elle pourrait favoriser le développement de nouvelles approches dans divers domaines tels que les communications optiques, l'imagerie biologique ou la catalyse chimique.
Les chercheurs comptent explorer davantage les phases induites par la lumière et leur impact sur les matériaux quantiques, ouvrant ainsi un nouveau champ d'exploration dans la physique quantique.