Malgré l’utilisation généralisée des lignes de communication optiques avec émetteurs-récepteurs et lasers, le traitement des données entièrement optique reste un secret bien gardé. Une nouvelle étude menée par une équipe de scientifiques de Russie et de Grande-Bretagne contribuera à avancer dans cette voie. l'un des mystères fondamentaux de la forte interaction entre la lumière et les molécules organiques.
Les produits biologiques ont intéressé les scientifiques pour une bonne raison. L'évolution des organismes terrestres est inextricablement liée à l'interaction avec la lumière. Et connecté très fortement ! La connaissance des lois fondamentales de ces connexions permettra de faire de grands progrès dans le développement de l'électronique à base de matériaux organiques. Les LED, les lasers et les écrans OLED, de plus en plus populaires, ne sont que quelques-uns des secteurs qui pourraient accélérer leur croissance grâce à de nouvelles connaissances.
Une avancée majeure dans la compréhension des phénomènes de forte interaction de la lumière avec des molécules organiques a été réalisée par une équipe de scientifiques du laboratoire de photonique hybride Skoltech et de l'université de Sheffield (Royaume-Uni). Les principes du couplage fort offrent des opportunités uniques pour le traitement de l'information entièrement optique sans la perte significative de vitesse et d'énergie du signal lors de sa conversion en courant, comme c'est le cas aujourd'hui. Cette étude fait l'objet d'un article dans Nature Communications Physics (le texte en anglais est disponible gratuitement sur ).
Comme lors d’études précédentes sur les fortes interactions de la lumière (photons) avec la matière, les scientifiques ont étudié le « mélange » de photons avec excitation électronique de molécules, ou excitons. L'interaction des photons avec des quasiparticules, les excitons, conduit à l'apparition d'autres quasiparticules, les polaritons. Les polaritons combinent la vitesse élevée de propagation de la lumière et les propriétés électroniques de la matière. En termes simples, le photon est en quelque sorte matérialisé et acquiert des propriétés proches de celles de l'électron. Avec ça déjà !
Sur la base du polariton, il est possible de créer un transistor fonctionnel et, à l'avenir, un processeur. Un tel ordinateur ne nécessitera pas de capteurs émetteurs et photoconvertisseurs, peu efficaces et peu performants, et l'équipe de Skoltech met aujourd'hui fin au mystère des interactions polaritoniques.
« Il ressort des expériences que lorsque les polaritons se condensent dans la matière organique, un changement brusque des propriétés spectrales se produit, et ce changement conduit toujours à une augmentation de la fréquence des polaritons. Il s’agit d’un indicateur de processus non linéaires se produisant dans le système, comme par exemple le changement de couleur d’un métal lorsqu’il se réchauffe.
Le groupe a analysé les données expérimentales et a établi les principales dépendances du déplacement de fréquence du polariton sur les paramètres les plus importants de l'interaction de la lumière avec les molécules organiques. Pour la première fois, une forte influence du transfert d'énergie entre molécules voisines sur les propriétés non linéaires des polaritons a été découverte. Cela a révélé la force motrice derrière les polaritons. Connaissant la nature du mécanisme, il est possible de développer la théorie et de la confirmer par des expériences pratiques, par exemple en connectant plusieurs condensats de polaritons en un seul circuit pour construire des processeurs de polaritons.
Source: 3dnews.ru