Qu’arrive-t-il lorsque le verre de tellurite est exposé à la lumière laser femtoseconde ? C’est la question à laquelle Gözden Torun du laboratoire Galatea, en collaboration avec des scientifiques de Tokyo Tech, a cherché à répondre dans son travail de thèse. Une découverte qui pourrait un jour transformer les fenêtres en dispositifs de captation et de détection de lumière à partir d’un seul matériau.
Curieux de savoir comment les atomes dans le verre de tellurite se réorganiseraient lorsqu’ils sont exposés à des impulsions rapides de lumière laser femtoseconde à haute énergie, les scientifiques ont découvert la formation de cristaux de tellure et d’oxyde de tellure à l’échelle nanométrique, tous deux des matériaux semi-conducteurs gravés dans le verre, précisément là où le verre avait été exposé. Ce fut le moment de réalisation pour les scientifiques, car un matériau semi-conducteur exposé à la lumière du jour pourrait conduire à la génération d’électricité.
Le verre de tellurite, un matériau photoconducteur actif
« Le tellure étant semi-conducteur, nous nous sommes demandés, sur la base de cette découverte, s’il serait possible d’écrire des motifs durables sur la surface du verre de tellurite qui pourraient induire de l’électricité de manière fiable lorsqu’ils sont exposés à la lumière, et la réponse est oui », explique Yves Bellouard, qui dirige le laboratoire Galatea de l’EPFL. « Un aspect intéressant de la technique est qu’aucun matériau supplémentaire n’est nécessaire dans le processus. Tout ce dont vous avez besoin est du verre de tellurite et d’un laser femtoseconde pour fabriquer un matériau photoconducteur actif. »
Une transformation locale du verre en semi-conducteur
En utilisant du verre de tellurite produit par des collègues de Tokyo Tech, l’équipe de l’EPFL a apporté son expertise en technologie laser femtoseconde pour modifier le verre et analyser l’effet du laser.
Après avoir exposé un simple motif linéaire sur la surface d’un verre de tellurite de 1 cm de diamètre, Torun a découvert qu’il pouvait générer un courant lorsqu’il était exposé à la lumière UV et au spectre visible, et ce, de manière fiable pendant des mois.
« C’est fantastique, nous transformons localement le verre en semi-conducteur à l’aide de la lumière », conclut Yves Bellouard. « Nous transformons essentiellement les matériaux en quelque chose d’autre, peut-être approchons-nous du rêve de l’alchimiste ! »
Article : « Femtosecond-laser direct-write photoconductive patterns on tellurite glass » – DOI: 10.1103/PhysRevApplied.21.014008
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