Inspiré par la pieuvre : des nano-optiques actives pour une peau photonique
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S'inspirant de la capacité d'adaptation des octopodes, une équipe de chercheurs de l'université de Stanford (États-Unis) et de l'université de Paderborn a mis au point une plate-forme en forme de film mince capable de changer dynamiquement non seulement sa couleur, mais aussi sa structure de surface. À l'avenir, cette technologie pourrait être utilisée pour des systèmes de camouflage intelligents, des écrans flexibles, des systèmes robotiques ou même des applications de bio-ingénierie telles que la manipulation ciblée de cellules. Les résultats ont été publiés dans la célèbre revue "Nature".
Ce concept repose sur un film polymère composite relativement répandu contenant du polystyrène sulfonate, qui gonfle lorsqu'il est exposé à l'humidité et forme des structures délicates à l'échelle nanométrique. Le jeune professeur Nicholas Güsken, du département de physique de l'université de Paderborn, explique : "La lithographie par faisceau d'électrons, utilisée dans la fabrication des semi-conducteurs, peut être utilisée pour prétraiter avec précision le film de manière à ce que certaines zones gonflent plus ou moins. Cela permet de créer des motifs de surface contrôlés qui apparaissent lorsqu'ils sont exposés à l'humidité et passent du brillant au mat en fonction de la teneur en eau".
La structure de la surface affecte la diffusion de la lumière et crée un résultat visuel réaliste. En outre, des résonateurs Fabry-Pérot ont été utilisés pour générer des couleurs, dans un processus où les couches métalliques du film polymère modifient la longueur d'onde de la lumière réfléchie en fonction de l'épaisseur du film. Cela permet à un film unicolore de se transformer en un motif complexe et coloré une fois l'humidité introduite. Les structures sont réversibles : en contrôlant la teneur en eau de la zone environnante, la surface revient à son état plat d'origine ou affiche de nouveaux motifs spécifiques. Cela permet à la peau photonique de s'adapter à un arrière-plan, comme le fait une pieuvre. "Nous sommes encore loin d'atteindre la complexité totale de la physiologie des céphalopodes, avec son contrôle musculaire complexe et ses ajustements en temps réel. Ce travail nous rapproche de l'une de leurs principales capacités, qui consiste à simuler non seulement la couleur mais aussi la texture d'une surface de manière réaliste", a déclaré l'auteur principal, Siddharth Doshi, ancien étudiant en doctorat à l'université de Stanford et aujourd'hui chercheur postdoctoral à Caltech.
La combinaison de plusieurs couches a permis de contrôler la couleur et la texture de manière indépendante, ce qui n'avait jamais été fait auparavant. Le contrôle actif des interactions lumière-matière à l'échelle du micromètre et du nanomètre offre un large éventail de possibilités pour la science fondamentale, ainsi que pour les applications technologiques", a expliqué le professeur Güsken. Les développements futurs chercheront à intégrer l'intelligence artificielle (IA) et son sous-domaine, la vision par ordinateur, afin que l'adaptation à différents environnements puisse se faire automatiquement et en temps réel. En outre, la technologie des matériaux sera également explorée d'un point de vue artistique.
Le jeune professeur Güsken, qui faisait auparavant partie du groupe de recherche de Stanford, a passé plusieurs mois à développer son propre groupe de recherche à l'université de Paderborn. Il a participé à la conception et à la fabrication de la couche mince dans le cadre du projet dirigé par le Dr Doshi.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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