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LA "SUPERLENTILLE " S'AFFRANCHIT DE LA LIMITE DE DIFFRACTION

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Une mince feuille d'argent a permis de former une image avec une résolution de 60 nanomètres, soit 1/6e de la longueur d'onde utilisée.

Les « superlentilles » sont en passe de changer de statut : objets théoriques, sources de controverses scientifiques, elles sont devenues une réalité dans un laboratoire de l'université de Berkeley (Californie). Des chercheurs du Nanoscale Science and Engineering Center ont en effet décrit, dans un article de la revue « Science », comment ils avaient obtenu une image d'objets ultrafins (des motifs lithographiques de 40 à 60 nanomètres), à travers une lentille constituée d'une mince feuille d'argent, avec une lumière de longueur d'onde de 365 nanomètres. Des chiffres qui ont leur importance : jusqu'ici, la résolution d'une lentille est limitée à environ la moitié de la longueur d'onde utilisée.

Pour obtenir leur résultat, les chercheurs se sont appuyés sur les travaux menés depuis des dizaines d'années sur les matériaux à indice de réfraction négatif. Conçus théoriquement dès les années 60 et réalisés récemment (en 2001), ces matériaux ont la propriété de dévier la lumière dans une direction opposée à la direction habituelle (celle des matériaux classiques à indice positif). Mais leur propriété la plus spectaculaire est la possibilité - théorique jusqu'ici - de produire des images dont les détails sont plus fins que la limite de diffraction.

En fait, jusqu'à présent, des indices de réfraction négatifs ont été obtenus pour des ondes radiofréquences (centimétriques), avec des structures de quelques millimètres créées artificiellement dans un matériau. Le défi était de faire la même chose pour des longueurs d'onde optiques.

Les chercheurs ont optimisé l'épaisseur de la feuille d'argent

Le point clé pour y arriver : réaliser une lentille capable de capturer et refocaliser les ondes évanescentes émises par l'objet, porteuses des détails les plus fins. En effet, avec une lentille classique, seules les ondes de propagation contribuent à former l'image, tandis que les ondes évanescentes décroissent exponentiellement entre l'objet et l'image. La feuille d'argent utilisée par les chercheurs de Berkeley a la propriété de refocaliser une partie de ces ondes, restituant ainsi des détails beaucoup plus petits que la longueur d'onde utilisée. Pour que l'effet soit sensible, les chercheurs ont optimisé l'épaisseur de la feuille d'argent (35 nanomètres), dont l'état de surface a aussi été particulièrement soigné. Ce premier résultat ouvre la voie à des applications pratiques des matériaux à indice négatif, par exemple en microscopie optique et en imagerie médicale.

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