Des chercheurs de l’EPFL ont développé une plateforme photonique capable de modifier en temps réel la manière dont la lumière infrarouge interagit avec un matériau. Cette avancée, publiée dans Nature Communications, pourrait avoir des applications importantes dans les communications optiques, les capteurs chimiques et biologiques, ou encore les technologies quantiques.
L’étude porte sur l’infrarouge moyen, une région du spectre électromagnétique particulièrement utile pour identifier des molécules. De nombreuses substances, comme des biomatériaux, des médicaments ou des polluants, absorbent cette lumière selon des signatures spécifiques. Mieux contrôler l’infrarouge moyen permettrait donc de concevoir des détecteurs plus sensibles et des systèmes de communication plus rapides.
Pour y parvenir, l’équipe du Bionanophotonic Systems Laboratory a conçu des métasurfaces en silicium cristallin suspendues dans l’air. Ces structures ultrafines, organisées à l’échelle nanométrique, peuvent façonner la lumière sans nécessiter de composants optiques volumineux. Leur particularité est d’être dynamiquement accordables : les chercheurs peuvent modifier leur réponse optique sans changer leur géométrie.
Deux méthodes ont été démontrées. La première utilise des électrodes intégrées comme microchauffages, permettant d’ajuster les propriétés optiques des milliers de fois par seconde. La seconde repose sur des impulsions laser ultrarapides, capables de provoquer une réponse en quelques nanosecondes.
Selon l’EPFL, la plateforme atteint aussi des performances optiques record pour ce type de matériau, tout en restant compatible avec des procédés de fabrication à grande échelle issus de l’industrie des semi-conducteurs. Cette combinaison entre rapidité, miniaturisation et rendement ouvre la voie à des dispositifs infrarouges compacts, adaptatifs et peu énergivores.