Les progrès de la fabrication remettent les matériaux à la mode

L’un des matériaux artificiels les plus importants au monde est de nouveau à la mode parce que les scientifiques exploitent ses propriétés pour de nouvelles applications futures telles que la navigation spatiale et l’agriculture.

Le Dr Andy Boes de l’Université d’Adélaïde et le professeur distingué Arnan Mitchell de l’Université RMIT sont des leaders dans le développement du niobate de lithium (LN) pour exploiter ses propriétés exceptionnelles dans les puces photoniques.

“Le niobate de lithium a de nouvelles utilisations dans le domaine de la photonique – la science et la technologie de la lumière – car contrairement à d’autres matériaux, il peut générer et manipuler des ondes électromagnétiques (EM) sur tout le spectre de la lumière, des micro-ondes aux fréquences UV”, a déclaré Dr Boes.

“Le silicium était le matériau de choix pour les circuits électroniques, mais ses limites sont devenues de plus en plus apparentes dans la photonique. Le LN est revenu à la mode en raison de ses capacités supérieures et les progrès de la fabrication signifient que le LN est désormais facilement disponible sous forme de couches minces sur des plaquettes semi-conductrices. ”

Une couche de LN environ 100 fois plus fine qu’un cheveu humain est placée sur une plaquette/substrat semi-conducteur. Des circuits photoniques sont imprimés dans la couche LN qui sont adaptés en fonction de l’utilisation prévue de la puce. Une centaine de circuits différents peuvent être contenus dans une puce de la taille d’un ongle.

“La capacité de fabriquer des puces photoniques intégrées à partir de LN aura un impact majeur sur les applications technologiques qui utilisent chaque partie du spectre de la lumière.” a déclaré l’éminent professeur Mitchell.

“Les puces photoniques peuvent désormais transformer les industries bien au-delà des communications par fibre optique.”

Comme il n’y a pas de GPS sur la Lune, les systèmes de navigation dans les rovers lunaires du futur doivent utiliser un système alternatif, où les puces photoniques entrent en jeu. En détectant les signaux dans la partie infrarouge du spectre, une puce photonique avec un laser pointé dessus peut mesurer le mouvement sans avoir besoin de signaux externes.

Le Dr Boes et l’éminent professeur Mitchell ont réuni une équipe de leaders mondiaux du LN et ont publié leur examen des capacités du LN et de ses futures applications potentielles dans la revue La science.

Plus près de chez vous, la technologie LN peut être utilisée pour détecter le degré de maturité des fruits. Le gaz émis par les fruits mûrs est absorbé par la lumière dans la partie infrarouge moyen du spectre. Un drone planant dans un verger transmettrait de la lumière à un autre qui détecterait le degré d’absorption de la lumière et le moment où les fruits sont prêts à être récoltés. Un tel système présente des avantages par rapport à la technologie existante en étant plus petit, facile à déployer et donnant potentiellement plus d’informations en temps réel aux agriculteurs.

LN a été découvert pour la première fois en 1949 et a été utilisé en photonique depuis lors, mais ce n’est que maintenant que ces avancées sont réalisées.

“Nous avons la technologie pour fabriquer ces puces en Australie et nous avons les industries qui les utiliseront”, a déclaré l’éminent professeur Mitchell.

“Ce n’est pas de la science-fiction, cela se passe maintenant et la concurrence pour exploiter le potentiel de la technologie photonique LN s’intensifie.”