L’hologramme le plus fin au monde
Un matériau aux propriétés optiques exceptionnelles ouvre la voie à une nouvelle classe d’hologrammes ultra-fins qui, à terme, pourraient être intégrés dans des téléphones portables.
Des hologrammes jailliront-ils bientôt de nos smartphones ? C’est ce que laisse entrevoir une étude publiée par des physiciens de l’Institut royal de technologie de Melbourne, en Australie, et de l’Institut de technologie de Pékin, en Chine. Ils sont en effet parvenus pour la première fois à fabriquer un hologramme d’une épaisseur de 60 nanomètres, soit 1 000 fois plus fin que le diamètre d’un cheveu (1). Une dimension qui rendrait possible leur intégration dans un dispositif électronique, type tablette ou téléphone portable. « Cela n’était pas envisageable auparavant, car l’épaisseur des hologrammes variait plutôt entre quelques centaines de nanomètres et quelques micromètres », rappelle Zengji Yue, premier auteur de l’étude.
DÉPHASAGE DE LA LUMIÈRE
Un hologramme n’est pas à proprement parler l’image 3D que l’on perçoit, mais le support physique dans lequel cette image est encodée. C’est lorsque la lumière interagit avec un hologramme qu’une image 3D émerge. Le tour de force ici est non seulement d’avoir fabriqué un hologramme de 60 nanomètres d’épaisseur, mais aussi sur une surface assez importante pour former une image 3D de l’ordre du centimètre, visible à l’oeil nu. « D’autres prototypes d’hologrammes utilisant des métamatériaux atteignaient des épaisseurs similaires. Mais, en raison de la complexité et du coût des techniques de fabrication, leur surface était limitée à quelques micromètres de côté », explique Zengji Yue. Ce qui limitait la taille de l’image 3D. Pour construire leur hologramme, les chercheurs ont utilisé du tellurure d’antimoine (Sb2 Te3) à partir duquel ils ont fabriqué un isolant dit topologique. Ce dernier est constitué d’une couche isolante prise en sandwich entre deux surfaces conductrices. L’écart des indices de réfraction entre la surface et le coeur du matériau est si grand que la lumière y subit de multiples réflexions, de sorte que l’onde qui en ressort est déphasée par rapport à l’onde incidente. C’est précisément ce déphasage de la lumière qui donne l’illusion de la 3D dans les images holographiques ! Afin de créer une image 3D selon ce principe, les chercheurs ont réalisé des calculs par ordinateur pour savoir comment graver leur matériau. L’objectif étant que la lumière incidente en ressorte avec le bon déphasage, et forme ainsi la bonne image. À l’aide d’une technique d’écriture par laser, ils ont ensuite gravé le matériau à l’échelle du nanomètre – la projection d’un autre faisceau laser vers cet hologramme produisant l’image 3D. À ce stade, le prototype n’encode qu’une seule image. « Nous travaillons en ce moment même à l’élaboration de matériaux dont la structure pourra être reconfigurée. La prochaine étape étant la création d’hologrammes dynamiques », explique Zengji Yue. De quoi ouvrir un large éventail d’applications. (1)