Le cristal le plus mince du monde : seulement 1 à 10 microns d’épaisseur

Une équipe de chercheurs chinois a mis au point un nouveau type de cristal optique ultra-mince à haute efficacité énergétique, jetant les bases de la technologie laser de nouvelle génération. Cette innovation pourrait transformer l’avenir de la technologie laser.

Le professeur Wang Enge de l’École de physique de l’Université de Pékin a récemment déclaré à Xinhua que le Twist Boron Nitride (TBN) créé par l’équipe, d’une épaisseur micronique, est le cristal optique le plus mince actuellement connu dans le monde. Comparé aux cristaux traditionnels de la même épaisseur, son efficacité énergétique est multipliée par 100 à 10 000 fois.

Wang Enge, également membre de l’Académie chinoise des sciences, a indiqué que cette réalisation est une innovation originale de la Chine dans la théorie des cristaux optiques, et a créé un nouveau domaine de fabrication de cristaux optiques avec des matériaux de film mince bidimensionnels d’éléments légers.

Les implications pour la technologie laser

Le laser est l’une des technologies fondamentales de la société de l’information. Les cristaux optiques peuvent réaliser les fonctions de conversion de fréquence, d’amplification paramétrique et de modulation de signal, pour n’en nommer que quelques-unes, et sont des éléments clés des dispositifs laser.

Wang Enge et le professeur Liu Kaihui, directeur de l’Institut de la matière condensée et de la physique des matériaux, École de physique, Université de Pékin, ont dirigé l’équipe pour développer la théorie de l’appariement de phase de torsion, la troisième théorie de l’appariement de phase basée sur le système de matériaux d’éléments légers.

« Le laser généré par les cristaux optiques peut être considéré comme une colonne d’individus en marche. Le mécanisme de torsion permet de coordonner la direction et le rythme de chacun, ce qui améliore considérablement l’efficacité de la conversion énergétique du laser« , explique Liu Kaihui.

« Cette recherche a permis de mettre au point un tout nouveau modèle de conception et un nouveau système de matériaux, et de réaliser l’innovation originale de toute la chaîne, de la théorie de l’optique de base à la science et à la technologie des matériaux, » a-t-il déclaré.

« L’épaisseur du cristal TBN varie de 1 à 10 microns. L’épaisseur des cristaux optiques que nous connaissions auparavant est généralement de l’ordre du millimètre, voire du centimètre« , a ajouté M. Liu.

La technologie de production du TBN fait actuellement l’objet d’une demande de brevet aux États-Unis, en Grande-Bretagne, au Japon et dans d’autres pays. L’équipe a réalisé un prototype de laser TBN et développe une technologie laser de nouvelle génération avec des entreprises.

« Le cristal optique est la pierre angulaire du développement de la technologie laser, et l’avenir de la technologie laser est déterminé par la théorie de conception et la technologie de production des cristaux optiques« , a conclu Wang Enge.

En synthèse

Le cristal TBN, avec sa taille ultra-mince, son excellent potentiel d’intégration et ses nouvelles fonctions, est susceptible de réaliser de nouvelles percées d’application dans les sources de lumière quantique, les puces photoniques, l’intelligence artificielle et d’autres domaines à l’avenir, selon Wang Enge . Cette innovation majeure pourrait bien transformer l’avenir de la technologie laser.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le Twist Boron Nitride (TBN) ?

Le TBN est un nouveau type de cristal optique ultra-mince créé par une équipe de chercheurs chinois. Il est actuellement le cristal optique le plus mince connu dans le monde.

Quelle est l’importance de cette découverte ?

Cette découverte est une innovation majeure dans la théorie des cristaux optiques et pourrait transformer l’avenir de la technologie laser.

Quels sont les avantages du cristal TBN ?

Le cristal TBN a une taille ultra-mince, un excellent potentiel d’intégration et de nouvelles fonctions, ce qui pourrait permettre de nouvelles percées dans divers domaines à l’avenir.

Quels sont les domaines d’application potentiels du cristal TBN ?

Le cristal TBN pourrait trouver des applications dans les sources de lumière quantique, les puces photoniques, l’intelligence artificielle et d’autres domaines à l’avenir.

Quelle est la prochaine étape pour cette recherche ?

La technologie de production de TBN est en cours de demande de brevets aux États-Unis, en Grande-Bretagne, au Japon et dans d’autres pays. L’équipe a réalisé un prototype de laser TBN et développe la technologie laser de nouvelle génération avec des entreprises.

Références

Légende illustration principale: Cette photo montre un cristal de nitrure de bore torsadé (TBN) placé sur un morceau de silice fondue à l’université de Pékin, capitale de la Chine. Une équipe de chercheurs chinois a utilisé une nouvelle théorie pour inventer un nouveau type de cristal optique ultrafin à haute efficacité énergétique, jetant ainsi les bases de la technologie laser de la prochaine génération. (Xinhua/Wei Mengjia)

Article : « Twist Phase Matching in Two-Dimensional Materials » – DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.233801