Des chercheurs de l’Université Purdue ont fait une découverte révolutionnaire dans le domaine du rayonnement thermique, découvrant une nouvelle méthode pour générer un rayonnement thermique tournant de manière contrôlée et efficace à l’aide de surfaces artificiellement structurées, appelées métasurfaces.
L’équipe, dirigée par Zubin Jacob, professeur agrégé de génie électrique et informatique de Purdue à Elmore, a publié des résultats dans la revue Science Advancements, intitulés “Observation de l’hélicité optique non nulle dans le rayonnement thermique des métasurfaces à symétrie brisée”.
Le rayonnement thermique, qui provient des fluctuations aléatoires des matériaux, est traditionnellement considéré comme un signal incohérent. La plupart des émetteurs thermiques conventionnels présentent une polarisation circulaire faible à nulle dans la chaleur émise. Étonnamment, le rayonnement thermique atteignant la terre à partir de nombreux objets astronomiques possède une polarisation circulaire importante. Ce phénomène intrigant conduit à la découverte de champs magnétiques puissants dans certaines étoiles condensées, offre des explications sur les énigmes de l’univers primitif et fournit même une possible signature de la vie.
“Le rayonnement thermique en rotation est extrêmement rare dans la character et ne se trouve que dans certaines étoiles condensées”, a déclaré Jacob. “Notre travail fournit une nouvelle façon de générer ce variety de rayonnement, qui a le potentiel d’être utilisé dans une variété d’applications, y compris l’imagerie thermique et la conversation.”
Les chercheurs ont découvert qu’en utilisant une métasurface composée d’un réseau de buildings en forme de F, ils étaient capables de générer un rayonnement thermique principalement polarisé circulairement à gauche dans toutes les directions, entraînant pour la première fois une hélicité optique non nulle. L’équipe a atteint 39 % de la limite fondamentale d’hélicité optique avec sa conception, et elle a également montré que les caractéristiques des photons thermiques émis peuvent être adaptées par les symétries de la métasurface, démontrant un contrôle efficace du rayonnement thermique dans ses diverses propriétés.
“Cette recherche pourrait avoir des implications importantes pour comprendre le phénomène de rayonnement thermique omniprésent et pour développer de nouvelles technologies”, a déclaré Jacob. Les apps potentielles incluent l’utilisation de la métasurface comme resource de lumière infrarouge moyen à polarisation circulaire à huge angle et à bande étroite pour la détection optique de gaz et l’imagerie infrarouge. De plus, la caractéristique spectrale, spatiale et de spin one of a kind de l’émission thermique artificielle peut être exploitée comme balises infrarouges passives dans des environnements extérieurs, ce qui les rend utiles dans la technologie de télédétection.
“Nous sommes extrêmement enthousiasmés par le potentiel de cette découverte”, déclare le doctorant Xueji Wang. “Non seulement cela approfondit notre compréhension du rayonnement thermique, mais cela ouvre également de nouvelles possibilités d’avancées technologiques dans une variété de domaines.”
La recherche a été financée par le programme DARPA Nascent Gentle Make any difference Conversation (NLM).