Quand les nanocristaux font Copin-Copin avec la détection infrarouge
Le projet Copin a mis au point des détecteurs reconfigurables à base de nanocristaux, un prélude essentiel au développement de futures caméras infrarouges innovantes. Cette percée scientifique, mêlant des expertises en optoélectronique et sur les nanoparticules, offre une alternative moins coûteuse et prometteuse aux technologies infrarouges existantes.
Si vous parvenez à lire cet article, c’est peut-être grâce à une technologie qui est au cœur du sujet qui va suivre : les nanocristaux. Ce sont des matériaux semi-conducteurs de taille nanométrique. Autrement dit, des particules plus petites que la plupart des virus biologiques et qui sont capables de conduire l’électricité de manière imparfaite. Lorsqu’on modifie leur taille, les nanocristaux ont l’incroyable capacité de changer de couleur. Cette propriété – au cœur du prix Nobel de chimie 2023 – leur a permis d’envahir nos écrans de télévision et d’ordinateur.
Dans le cadre du projet ANR Copin, une équipe pluridisciplinaire de recherche a souhaité étendre ce concept d’émission de lumière visible à la détection de lumière infrarouge. « Cette dernière est particulièrement difficile à détecter, car elle se compose de petits photons qui interagissent mal avec la matière », explique Angela Vasanelli, chercheuse au Laboratoire de physique de l'ENS et coordinatrice du projet. L’objectif final était de développer des détecteurs infrarouges moins chers, mais surtout qui offrent de nouvelles fonctionnalités difficiles à faire émerger à partir de semi-conducteurs traditionnels.
Détection de danse photonique en cours
À travers la thèse de Tung Huu Dang, le projet a créé un détecteur de A à Z. Le jeune chercheur a mis au point une approche novatrice combinant des architectures couramment utilisées en optoélectronique, des procédés de fabrication de la microélectronique et la synthèse chimique de nanocristaux. Les détecteurs se destinaient à deux plages optiques. En particulier, le proche infrarouge (de 1 et 2,5 µm) et le moyen infrarouge (entre 3 et 5 µm) qui sont les gammes de longueur d’onde les plus couramment utilisées dans des applications comme la vision nocturne en sécurité et la conduite assistée.
En pratique, les performances d’un détecteur découlent de sa capacité à absorber la lumière. Lorsque les photons arrivent sur lui, les charges électriques à l’intérieur du matériau du détecteur s’animent. Elles se déplacent et créent un courant électrique qui pulse au rythme de la lumière. Chaque mouvement des charges est une indication de l'intensité lumineuse incidente et apporte donc une information sur la scène à imager.
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Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-Copin-AAPG2019. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projets Science Avec et Pour la Société - Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2018-2019 (SAPS-CSTI JCJC et PRC AAPG 18/19).