Des physiciens de Chemnitz en Allemagne ont réussi pour la première fois à enregistrer de minuscules détails dans de nouveaux types de semi-conducteurs photoniques. Il s'agit d'une nouvelle étape vers des ordinateurs plus performants.
En haut: absorption microscopique dans un cristal photonique composé
d'une matrice de polymères en forme de boules de 260 nm de diamètre
En bas: image floue de la fluorescence d'un nanocristal en sélénium de cadmium (3 nm de diamètre)
à gauche le nanocristal n'est pas influencé par le cristal photonique
à droite il n'émet pas de lumière dans la direction de l'observateur
La miniaturisation est contrainte par des limites physiques. Frank Cichos, professeur en photonique et matériaux optiques à l'université Chemnitz technique explique que les "pistes électroniques conductrices ne peuvent pas être indéfiniment compactées". Pour cette raison, son équipe effectue des recherches sur des nanomatériaux artificiels qui, grâce à la lumière, permettraient de transférer plus rapidement les informations que dans les ordinateurs actuels. Les rayons lumineux peuvent se croiser sans pour autant provoquer de "court-circuit", c'est pourquoi le débit d'informations peut être très dense comme par exemple dans les câbles à fibres optiques.
L'équipe de chercheurs de Chemnitz a maintenant réussi à avoir plus de détails sur un semi-conducteur photonique tridimensionnel complexe. Les propriétés physiques des cristaux photoniques permettent de confiner la lumière dans des cavités de faible volume et de grand facteur de qualité.
Grâce à ces cristaux, le rayonnement des matières fluorescentes peut être manipulé. La bande interdite d'un cristal photonique joue le même rôle que le gap d'un cristal atomique. Dans un cristal atomique, l'énergie des électrons ne peut pas prendre des valeurs comprises dans la bande interdite électronique (ou gap). Dans un cristal photonique, ce sont les photons dont l'énergie ne peut être comprise dans la bande interdite photonique. La propagation dans le cristal photonique de lumière dont la longueur d'onde est incluse dans cette bande y est donc interdite. Un émetteur lumineux placé au sein d'un cristal photonique voit donc son émission, si sa longueur d'onde fait partie de cette bande interdite, confinée dans des cavités à des échelles de l'ordre de sa longueur d'onde et avec de très grands facteurs de qualité. Il est ainsi possible de modifier et contrôler l'émission lumineuse d'une source couplée au cristal photonique.
Ainsi Michael Barth explique que l'intérêt du cristal photonique est qu'il permet de transmettre la lumière de longueur d'onde définie à travers les particules fluorescente seulement dans une direction déterminée et qu'il empêche totalement le rayonnement des longueurs d'onde "interdites".