De nouvelles expériences offrent des informations sur les systèmes à l'échelle nano
À l'aide des nouvelles technologies optiques, une équipe internationale de chercheurs a pu observer les interactions dans les systèmes à l'échelle nano. Les résultats de cette nouvelle expérience spectroscopique au laser haute résolution, réalisée au centre de nanosciences à l'université Ludwig-Maximilians (LMU) de Munich (Allemagne) ont été publiés dans l'édition actuelle de la revue Nature. En mesurant les photons diffusés par un point quantique unique, une nanostructure semi-conductrice, tout en augmentant l'intensité laser afin de saturer l'absorption optique du point, les scientifiques ont pu, pour la première fois, détecter de très faibles interactions entre le matériel et ses environnements grâce à l'effet «Fano». Cet effet change la manière dont un atome ou une molécule absorbent la lumière ou la radiation, explique Sasha Govorov, physicien théoricien de l'université d'Ohio et co-auteur de l'étude. Ce phénomène se produit lorsqu'un état quantique discret (un atome ou une molécule) interagit avec un état continu du vide ou le matériel hôte environnant. Souvent, le principe d'incertitude de Heisenberg gène l'observation de l'effet Fano dans les systèmes à l'échelle nano. Ainsi, l'interaction entre le système et ses environnements ne peut pas être observée. Ce principe est un concept de la physique quantique selon lequel plus la position de la particule est précise, moins sa quantité de mouvement sera précise et vice versa. Étant donné l'échelle infime du système, il est impossible de déterminer avec précision les deux facteurs simultanément. «D'après notre théorie, l'effet Fano non linéaire et la méthode y étant associée peuvent être appliqués potentiellement à une multitude de systèmes physiques afin de révéler de faibles interactions», déclare M. Govorov. «Nous pouvons explorer de nouvelles frontières dans l'optique quantique», ajoute Khaled Karrai, professeur du LMU. L'étude a été financée par divers organismes nationaux allemands, britanniques et américains, ainsi que par l'UE dans le cadre du réseau d'excellence SANDiE (Self-Assembled semiconductor Nanostructures for new Devices in photonics and Electronics), qui bénéficie d'un total de 9,2 millions d'euros au titre du sixième programme-cadre (6e PC). SANDie, un réseau réunissant 32 partenaires originaires de 14 pays européens et tiers, tente de former une approche cohésive afin d'effectuer des recherches dans le domaine des nanostructures semi-conductrices auto-assemblées (SAN, pour semiconductor nanostructure). Les SAN telles que les points quantiques (QD, pour quantum dot) auto-assemblés, qui se forment spontanément dans des circonstances spécifiques lorsque le matériel semi-conducteur est déposé en couches sur un substrat, pourraient constituer un moyen de réduire la taille des dispositifs électroniques tout en maintenant les coûts de fabrication à des niveaux bas.