Comme dans « Harry Potter », une cape ultra-fine pour rendre les objets invisibles
Illustration du revêtement couvert d'or qui rend invisible l'objet bossu situé en dessous
Les physiciens n’ont jamais été aussi près de faire disparaître Harry Potter sous sa cape d’invisibilité. Une étape vers cette prouesse magique vient d’être franchie par une équipe américaine de l’université de Californie (Berkeley) et publiée dans la revue Science du vendredi 18 septembre.
L’exploit peut faire sourire : la disparition à la vue, grâce à un revêtement très fin, d’un objet bossu de 40 micromètres de large… invisible à l’œil nu ! Mais la technique est prometteuse car elle corrige un défaut des précédentes tentatives qui, depuis une première expérience réussie en 2006, ont tenté d’imiter la fiction. « C’est un bond gigantesque. J’appelle leur cape, la Toison d’Or ! », s’enthousiasme Sébastien Guenneau, chercheur du CNRS à l’Institut Fresnel, à Marseille, qui a déjà fabriqué des « capes d’invisibilité » pour ondes acoustiques ou thermiques.
La nouvelle « cape » est composée d’une couche d’or recouverte d’une autre en fluorure de magnésium. Elle est très mince, 80 nanomètres seulement, soit dix fois moins épaisse que les matériaux antérieurs, ce qui lui permet d’épouser les formes de l’objet à cacher comportant trois bosses.
Son secret réside dans les perles disposées à sa surface, également en or et taillées en forme de rectangles. Elles sont analogues à des mini-miroirs corrigeant l’onde lumineuse afin de la redresser. Grâce à elles, la lumière arrive sur l’objet recouvert de cette Toison d’or, mais au lieu de créer des reflets trahissant la présence des bosses, elle rebondit comme si elle avait frappé une surface plane, parfaitement réfléchissante. La difficulté était de calculer exactement la forme et la position de chacun des rectangles dorés de la cape. L’idée avait été proposée en décembre 2009 par Andrea Alu, professeur en ingénierie électrique de l’université du Texas. L’équipe américaine de Xiang Zhang vient de lui donner forme.
Applications militaires
L’extrême finesse de cette cape évite un défaut majeur de celles plus épaisses : l’onde lumineuse n’est pas déphasée, c’est-à-dire que ses crêtes arrivent toutes en même temps, alors qu’auparavant, certaines arrivaient en retard, d’autres en avance, ce qui trahissait la présence d’un objet sous le tapis. Les pertes sont aussi très faibles, la cape absorbant seulement 15 % de la lumière incidente.
Cependant, comme la plupart des expériences antérieures, la technique ne fonctionne pas pour tout le spectre visible : c’est seulement sous une lumière infrarouge que le Harry Potter de 40 micromètres est invisible. En lumière blanche, sa mèche, ses lunettes et tout le reste sont bel et bien visibles.
Autre défaut potentiel, la cape est dessinée pour cacher un objet en particulier. Si à la place d’une sphère on met un cube, l’expérience ne fonctionne plus. Il faudrait recalculer la position et la forme des antennes dorées. Dans leur article, les chercheurs donnent un moyen de palier ce problème : coller la cape sur une couche de forme fixe et se glisser dessous.
Alors, quelles applications plus pragmatiques que la magie ? Dans la revue Science, Zeno Gaburro de l’université de Trente (Italie) ne croit pas à la possibilité de cacher des objets de grande taille, argument que réfutent les chercheurs américains.
Les chercheurs évoquent la protection de certains composants électroniques sensibles. La possibilité de rendre furtifs aux radars des avions ou autres véhicules militaires est également dans toutes les têtes. « Je ne serais pas surpris que prochainement cette équipe fasse une démonstration à grande échelle. Maintenant, ce n’est plus qu’un travail d’ingénierie », estime Sébastien Guenneau.
En savoir plus sur http://www.lemonde.fr/sciences/article/2015/09/17/comme-dans-harry-potter-une-cape-ultra-fine-pour-rendre-les-objets-invisibles_4761593_1650684.html#LwhDwjPyQHQqKFuE.99
Illustration du revêtement couvert d'or qui rend invisible l'objet bossu situé en dessous
Les physiciens n’ont jamais été aussi près de faire disparaître Harry Potter sous sa cape d’invisibilité. Une étape vers cette prouesse magique vient d’être franchie par une équipe américaine de l’université de Californie (Berkeley) et publiée dans la revue Science du vendredi 18 septembre.
L’exploit peut faire sourire : la disparition à la vue, grâce à un revêtement très fin, d’un objet bossu de 40 micromètres de large… invisible à l’œil nu ! Mais la technique est prometteuse car elle corrige un défaut des précédentes tentatives qui, depuis une première expérience réussie en 2006, ont tenté d’imiter la fiction. « C’est un bond gigantesque. J’appelle leur cape, la Toison d’Or ! », s’enthousiasme Sébastien Guenneau, chercheur du CNRS à l’Institut Fresnel, à Marseille, qui a déjà fabriqué des « capes d’invisibilité » pour ondes acoustiques ou thermiques.
La nouvelle « cape » est composée d’une couche d’or recouverte d’une autre en fluorure de magnésium. Elle est très mince, 80 nanomètres seulement, soit dix fois moins épaisse que les matériaux antérieurs, ce qui lui permet d’épouser les formes de l’objet à cacher comportant trois bosses.
Son secret réside dans les perles disposées à sa surface, également en or et taillées en forme de rectangles. Elles sont analogues à des mini-miroirs corrigeant l’onde lumineuse afin de la redresser. Grâce à elles, la lumière arrive sur l’objet recouvert de cette Toison d’or, mais au lieu de créer des reflets trahissant la présence des bosses, elle rebondit comme si elle avait frappé une surface plane, parfaitement réfléchissante. La difficulté était de calculer exactement la forme et la position de chacun des rectangles dorés de la cape. L’idée avait été proposée en décembre 2009 par Andrea Alu, professeur en ingénierie électrique de l’université du Texas. L’équipe américaine de Xiang Zhang vient de lui donner forme.
Applications militaires
L’extrême finesse de cette cape évite un défaut majeur de celles plus épaisses : l’onde lumineuse n’est pas déphasée, c’est-à-dire que ses crêtes arrivent toutes en même temps, alors qu’auparavant, certaines arrivaient en retard, d’autres en avance, ce qui trahissait la présence d’un objet sous le tapis. Les pertes sont aussi très faibles, la cape absorbant seulement 15 % de la lumière incidente.
Cependant, comme la plupart des expériences antérieures, la technique ne fonctionne pas pour tout le spectre visible : c’est seulement sous une lumière infrarouge que le Harry Potter de 40 micromètres est invisible. En lumière blanche, sa mèche, ses lunettes et tout le reste sont bel et bien visibles.
Autre défaut potentiel, la cape est dessinée pour cacher un objet en particulier. Si à la place d’une sphère on met un cube, l’expérience ne fonctionne plus. Il faudrait recalculer la position et la forme des antennes dorées. Dans leur article, les chercheurs donnent un moyen de palier ce problème : coller la cape sur une couche de forme fixe et se glisser dessous.
Alors, quelles applications plus pragmatiques que la magie ? Dans la revue Science, Zeno Gaburro de l’université de Trente (Italie) ne croit pas à la possibilité de cacher des objets de grande taille, argument que réfutent les chercheurs américains.
Les chercheurs évoquent la protection de certains composants électroniques sensibles. La possibilité de rendre furtifs aux radars des avions ou autres véhicules militaires est également dans toutes les têtes. « Je ne serais pas surpris que prochainement cette équipe fasse une démonstration à grande échelle. Maintenant, ce n’est plus qu’un travail d’ingénierie », estime Sébastien Guenneau.
En savoir plus sur http://www.lemonde.fr/sciences/article/2015/09/17/comme-dans-harry-potter-une-cape-ultra-fine-pour-rendre-les-objets-invisibles_4761593_1650684.html#LwhDwjPyQHQqKFuE.99
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