La découverte pourrait conduire à des avancées dans les domaines de la science quantique, des lasers, des commutateurs optiques et de la technologie des modulateurs
Un groupe de chercheurs en sciences quantiques de l’université de Calgary a découvert une propriété unique du diamant que l’on croyait impossible.
Sigurd Flågan, PhD, chercheur postdoctoral au Quantum Nanophotonics Lab, et son équipe travaillent dans le domaine de l’optique non linéaire, qui étudie comment une lumière intense interagit avec la matière lorsque la réponse de la matière n’est pas directement proportionnelle à l’intensité de la lumière. Ce domaine est crucial pour les applications dans les télécommunications, la microscopie avancée et la technologie laser.
Le groupe a démontré la génération de seconde harmonique, la conversion de la lumière d’une couleur en une autre en doublant la fréquence et en divisant par deux la longueur d’onde de l’onde lumineuse, dans le diamant.
"Cela n’a jamais été possible dans le diamant", explique M. Flågan. "Il s’agit d’une découverte fondamentale sur les propriétés des diamants
M. Flågan explique que la structure cristalline symétrique des diamants vierges a empêché l’utilisation du diamant comme matériau optique non linéaire de second ordre.
Cependant, l’équipe a découvert que cette structure cristalline symétrique peut être brisée par des défauts cristallins chargés. Cela ouvre la voie à toute une série de nouvelles utilisations du diamant en tant que matériau.
"Nous avons mis en évidence la propriété fondamentale", explique M. Flågan. nous avons démontré la propriété fondamentale", explique M. Flågan. "Maintenant, le pipeline est ouvert pour étudier toutes les applications différentes"
La technologie quantique peut apporter de nouvelles connaissances sur les matériaux
Le laboratoire de nanophotonique quantique est dirigé par Paul Barclay, professeur au département de physique et d’astronomie de la faculté des sciences et directeur de l’Institut des sciences et technologies quantiques.
"Le développement de dispositifs de technologie quantique peut permettre de mieux comprendre les propriétés fondamentales de matériaux tels que le diamant", explique Paul Barclay. "Et vice versa : les propriétés nouvellement découvertes pourront un jour être exploitées dans le cadre de la technologie quantique
Grâce à cette nouvelle découverte, des éléments tels que des commutateurs et des modulateurs optiques peuvent être fabriqués directement à partir du diamant. Ces composants optiques seraient capables de supporter de grandes puissances optiques et pourraient donc trouver des applications dans les centres de données, les interféromètres ou les techniques de fabrication de lasers à haute puissance.
Il s’agit d’une découverte idéale, car M. Flågan explique que le diamant possède des propriétés thermiques qui lui permettent de supporter de grandes quantités d’énergie avant de se dégrader et de bien dissiper la chaleur.
"Dans certaines applications, il est impossible d’utiliser un autre matériau que le diamant", explique M. Flågan.
L’équipe a utilisé dans son étude des diamants cultivés en laboratoire et disponibles dans le commerce pour présenter le défaut cristallin spécifique qu’elle cherchait à tester, mais les mêmes défauts pourraient vraisemblablement se trouver dans des diamants naturels.
Le diamant a été bien étudié pour son utilisation dans le domaine quantique, mais son utilisation dans l’optique non linéaire a été mal comprise jusqu’à présent.
"Cela ouvre la voie à de nouvelles pistes de recherche", explique M. Flågan.
