Des physiciens trouvent un moyen de voir à travers les matériaux opaques

Patrice Guay    Publications     optique, nanostructures ZnO

Des matériaux tels que le papier, la peinture et les tissus biologiques sont opaques parce que la lumière qui passe à travers eux est dispersée de façon complexe et apparemment aléatoire. Une nouvelle expérience, menée par des chercheurs à l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (ESPCI ParisTech), a montré qu’il est possible de focaliser la lumière à travers les matériaux opaques et de détecter des objets cachés derrière eux, à condition d’en savoir suffisamment sur le matériau. L’expérience est signalée dans Physical Review Letters.

Une connaissance suffisante de la façon dont la lumière est dispersée à travers les matériaux permettrait aux physiciens de voir à travers les substances opaques, comme le cube de sucre sur montré à droite. En outre, les physiciens pourraient utiliser les informations caractérisant un matériau opaque pour le mettre à profit en tant que composant optique de haute qualité, comparable à la lentille en verre montrée à gauche.

Afin de démontrer leur approche pour caractériser les substances opaques, les chercheurs ont d’abord fait passer de la lumière à travers une couche d’oxyde de zinc, une composante commune des peintures blanches. En étudiant la façon dont le faisceau lumineux change lorsqu’il rencontre le matériel, ils ont été capables de produire un modèle numérique appelée matrice de transmission, qui comprend plus de 65 000 nombres décrivant la façon dont la couche d’oxyde de zinc affecte la lumière. Ils ont pu ensuite utiliser la matrice afin d’adapter un faisceau de lumière particulier pour qu’il puisse passer au travers de la couche d’oxyde de zinc et se focaliser de l’autre côté. De plus, en mesurant la lumière émergeant du matériau opaque, ils ont utilisé la matrice de transmission pour assembler l’une image de l’objet caché derrière le matériau.

En effet, l’expérience montre qu’un matériau opaque pourrait servir d’élément optique de haute qualité comparable à une lentille classique, une fois qu’une matrice de transmission suffisamment détaillée est construite. En plus de nous permettre de regarder à travers le papier, la peinture ou dans les cellules, cette technique ouvre la possibilité que les matériaux opaques puissent être de bons éléments optiques dans des dispositifs à l’échelle nanométrique. À cette échelle, la construction de verres transparents et d’autres composants optiques est particulièrement difficile.

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