Des chercheurs de l’Université de Linköping, en Suède, ont développé un capteur capable de détecter la lumière polarisée circulairement dans le rouge, ouvrant la voie à des applications telles que des véhicules autonomes plus fiables et d’autres domaines où la vision nocturne est importante. Le matériau utilisé dans les cellules solaires organiques s’avère également utile en tant que capteurs de lumière dans l’électronique.
Un capteur innovant pour la lumière polarisée circulairement
La lumière polarisée circulairement est un type de lumière particulier, réfléchi par certains insectes tels que les scarabées aux ailes brillantes, les larves de lucioles et les crevettes-mantes colorées. Cette lumière est due à des structures microscopiques dans leur carapace qui réfléchissent les ondes électromagnétiques de la lumière d’une manière spécifique. La lumière polarisée circulairement a également de nombreuses applications techniques, comme la communication par satellite, la bio-imagerie et d’autres technologies de détection.
Les chercheurs de l’Université de Linköping ont développé un matériau, normalement utilisé pour les cellules solaires organiques, capable de capter ces faisceaux lumineux particuliers.
Selon Feng Gao, professeur au Département de physique, chimie et biologie (IFM) de l’Université de Linköping, «la construction de capteurs de haute qualité capables de détecter la lumière polarisée circulairement dans le spectre proche infrarouge a longtemps été un défi. Mais grâce au développement d’un matériau normalement utilisé dans les cellules solaires, nous pouvons maintenant détecter la lumière polarisée circulairement sur l’ensemble du spectre de la lumière visible.»
Des applications prometteuses pour la vision nocturne
Cette découverte ouvre la voie à des solutions techniques où la vision nocturne est essentielle, comme dans les voitures autonomes. Le fait que le matériau soit léger et que le processus de fabrication soit simple le rend approprié pour une utilisation dans des capteurs petits et peu coûteux.
Le matériau utilisé dans cette étude est un polymère non-fullérène, qui s’est avéré avantageux dans les cellules solaires ainsi que dans d’autres utilisations, telles que les capteurs de lumière. La capacité de ce matériau à détecter la lumière polarisée circulairement est due à sa chiralité, c’est-à-dire la manière dont les molécules interagissent avec la lumière.
Prochaines étapes de la recherche
Li Wan, chercheur postdoctoral à l’IFM, explique que «la prochaine étape consiste à étendre ces essais à plusieurs matériaux différents et à examiner comment les molécules et la lumière interagissent avec eux. De cette manière, nous espérons pouvoir augmenter l’efficacité.»
Rui Zhang, également post-doctorant à l’IFM, ajoute : « Le contrôle de l’empaquetage entre les molécules pourrait être très important« .
En synthèse
Les chercheurs ont développé un capteur capable de détecter la lumière polarisée circulairement dans le rouge, en utilisant un matériau normalement employé dans les cellules solaires organiques. Cette avancée pourrait permettre des applications telles que des véhicules autonomes plus fiables et d’autres domaines où la vision nocturne est cruciale. Les prochaines étapes de la recherche consisteront à étudier d’autres matériaux et à améliorer l’efficacité de ces capteurs.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que la lumière polarisée circulairement ?
La lumière polarisée circulairement est un type particulier de lumière réfléchie par certains insectes et ayant des applications techniques variées, comme la communication par satellite, la bio-imagerie et d’autres technologies de détection. Elle est caractérisée par un champ électromagnétique en spirale, tournant soit à droite, soit à gauche.
2. Quel est le matériau utilisé pour détecter cette lumière ?
Les chercheurs de l’Université de Linköping ont développé un matériau, normalement utilisé pour les cellules solaires organiques, capable de capter ces faisceaux lumineux particuliers. Il s’agit d’un polymère non-fullérène, qui présente des avantages dans les cellules solaires et d’autres utilisations, comme les capteurs de lumière.
3. Comment fonctionne ce capteur de lumière polarisée circulairement ?
La capacité de ce matériau à détecter la lumière polarisée circulairement est due à sa chiralité, c’est-à-dire la manière dont les molécules interagissent avec la lumière. Grâce à la chiralité, différentes molécules peuvent détecter si le rayonnement électromagnétique tourne à droite ou à gauche.
4. Quelles sont les applications potentielles de ce capteur ?
Cette découverte ouvre la voie à des solutions techniques où la vision nocturne est essentielle, comme dans les voitures autonomes. Le fait que le matériau soit léger et que le processus de fabrication soit simple le rend approprié pour une utilisation dans des capteurs petits et peu coûteux.
5. Quelles sont les prochaines étapes de la recherche ?
Les prochaines étapes de la recherche consisteront à étudier d’autres matériaux et à améliorer l’efficacité de ces capteurs, en examinant comment les molécules et la lumière interagissent avec eux.
Légende illustration principale : Rui Zhang, post-doctorant à l’IFM, est l’un des principaux auteurs de l’article publié dans Nature Photonics. Crédit : Olov Planthaber
Article: Sensitive near-infrared circularly polarized light detection via non-fullerene acceptor blends; Li Wan, Rui Zhang, Eunkyung Cho, Hongxiang Li, Veaceslav Coropceanu, Jean-Luc Brédas & Feng Gao; Nature Photonics 17 (2023), published online 8 June. DOI: 10.1038/s41566-023-01230-z
