Un aérogel pour débloquer le potentiel des ondes térahertz

Les ondes térahertz à haute fréquence, qui se situent entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique, ont un potentiel considérable pour diverses applications, notamment l’imagerie médicale de nouvelle génération et la communication. Une récente étude menée par des chercheurs suédois, apporte une contribution significative à ce domaine.

Un aérogel pour moduler la transmission des ondes térahertz

L’étude démontre que la transmission de la lumière térahertz à travers un aérogel composé de cellulose et d’un polymère conducteur peut être modulée. Cette découverte représente une étape cruciale pour débloquer davantage d’applications pour les ondes térahertz.

Les ondes térahertz, grâce à leur très haute fréquence, sont envisagées pour une utilisation dans l’exploration spatiale, la technologie de sécurité et les systèmes de communication. En imagerie médicale, elles pourraient être une alternative intéressante aux examens aux rayons X, car elles peuvent traverser la plupart des matériaux non conducteurs sans endommager les tissus.

Les aérogels sont fabriqués à l’aide de solutions aqueuses et ne nécessitent pas de procédures de fabrication complexes, ce qui est très prometteur pour une production durable à grande échelle et à faible coût. Crédit : Thor Balkhed

Des défis technologiques à surmonter

Cependant, plusieurs obstacles technologiques doivent être surmontés avant que les signaux térahertz puissent être largement utilisés. Par exemple, il est difficile de créer une radiation térahertz de manière efficace et des matériaux capables de recevoir et d’ajuster la transmission des ondes térahertz sont nécessaires.

Les chercheurs de l’Université de Linköping ont développé un matériau dont l’absorption des signaux térahertz peut être activée et désactivée par une réaction redox. Ce matériau est un aérogel, l’un des matériaux solides les plus légers au monde.

Un filtre ajustable pour la lumière térahertz

« C’est comme un filtre ajustable pour la lumière térahertz. Dans un état, le signal électromagnétique ne sera pas absorbé et dans l’autre état, il le peut. Cette propriété peut être utile pour les signaux à longue portée provenant de l’espace ou les signaux radar », explique Shangzhi Chen, post-doctorant au Laboratoire d’électronique organique, LOE, à l’Université de Linköping.

Les chercheurs ont utilisé un polymère conducteur, PEDOT:PSS, et de la cellulose pour créer leur aérogel. Ils ont également conçu l’aérogel en pensant aux applications extérieures. Il est à la fois hydrophobe et peut être naturellement dégivré par le chauffage solaire.

*Qilun Zhang et Chaoyang Kuang, chercheurs au Laboratoire d’électronique organique.* Crédit : Thor Balkhed

Des polymères conducteurs et de la cellulose

Les polymères conducteurs présentent de nombreux avantages par rapport à d’autres matériaux utilisés pour créer des matériaux ajustables. Ils sont notamment biocompatibles, durables et ont une grande capacité à être modulés.

Cette capacité de modulation provient de la possibilité de changer la densité de charge dans le matériau. Les grands avantages de la cellulose sont le coût de production relativement faible par rapport à d’autres matériaux similaires et le fait qu’il s’agit d’un matériau renouvelable, ce qui est essentiel pour des applications durables.

En synthèse

Cette recherche marque une étape importante dans l’exploitation des ondes térahertz. L’aérogel développé par les chercheurs offre une modulation significative de la transmission des ondes térahertz, ouvrant la voie à de nouvelles applications dans divers domaines, de l’exploration spatiale à l’imagerie médicale.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que les ondes térahertz ?

Les ondes térahertz sont des ondes électromagnétiques qui se situent entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sur le spectre électromagnétique. Elles ont une très haute fréquence.

Quelles sont les applications potentielles des ondes térahertz ?

Les ondes térahertz ont un potentiel d’utilisation dans l’exploration spatiale, la technologie de sécurité, les systèmes de communication et l’imagerie médicale.

Qu’est-ce qu’un aérogel ?

Un aérogel est un matériau solide extrêmement léger, souvent décrit comme «de la fumée solide».

Qu’est-ce que le PEDOT:PSS ?

Le PEDOT:PSS est un polymère conducteur utilisé dans de nombreuses applications, notamment les écrans tactiles et les panneaux solaires.

Quels sont les avantages de la cellulose ?

La cellulose a un coût de production relativement faible par rapport à d’autres matériaux similaires et est un matériau renouvelable, ce qui est essentiel pour des applications durables.