Des chercheurs de l’Université Vanderbilt à Nashville dans le Tennessee ont créé les plus petites spirales continues du monde. Fabriquées à partir d’or, les spirales présentent un ensemble de propriétés optiques très spécifiques qui seraient difficiles à falsifier, et ce qui les rend idéales pour une utilisation dans les cartes d’identité ou d’autres articles où l’authenticité est primordiale.
L’équipe a utilisé la lithographie par faisceau d’électrons pour créer les spirales d’or minuscules, les testant par la suite en utilisant des lasers ultrarapides à l’Université Vanderbilt et le Pacific Northwest National Laboratory à Washington.
Ce n’est pas la première fois que des spirales microscopiques ont été étudiées par les chercheurs, mais les efforts précédents ont porté sur des spirales à base de nanoparticules individuelles plutôt que des barres solides, comme le dessin de points d’encre plutôt que des lignes complètes.
Les nano-spirales dans la nouvelle étude sont aussi beaucoup plus petites que celles des recherches antérieures, avec un réseau carré formée de quelques 100 nano-spirales mesurant moins d’un centième de millimètre de large.
Une fois la fabrication terminée, l’équipe a commencé à tester les propriétés optiques des spirales. Chaque spirale individuelle est plus petite que la longueur d’onde de la lumière visible, lui donnant quelques propriétés intéressantes et difficiles à falsifier.
Lorsque les chercheurs ont fait briller un laser infrarouge sur elles, un effet connu comme le doublement de la fréquence ou la génération d’harmoniques s’est produite, provoquant l’émission d’une lumière bleue visible. Essentiellement, dès lors que la lumière frappe les spirales, elle est absorbée par les électrons dans la structure, et entrainée le long des bras de spirale. Tant d’énergie est absorbée pendant le processus que la lumière bleue est émise au centre de la spirale, avec le double de la fréquence de la lumière infrarouge entrante.
Avant cette recherche, le plus fort doubleur de fréquence connu était un cristal synthétique appelé bêta borate de baryum. Les spirales fabriquées dans la nouvelle étude sont beaucoup plus efficaces pour émettre de la lumière à haute fréquence que le cristal, produisant quatre fois plus de lumière bleue pendant les essais.
Les chercheurs ont également constaté que les spirales présentent une réponse très particulière à la lumière polarisée, qui est une lumière qui vibre dans un plan unique. La quantité de lumière bleue émise varie en fonction de l’angle du faisceau polarisé – quelque chose que les scientifiques pourraient mesurer et utiliser comme un cachet d’authenticité matérielle.
En outre, lorsque la lumière polarisée rotative a brillé sur les spirales, de similaires émissions uniques ont été observées, avec une quantité de lumière bleue variant selon que la lumière polarisée circulaire tournait vers la gauche ou vers la droite.
Dans l’ensemble, la réponse unique des nano-spirales à la lumière infrarouge les rendraient très utiles pour une utilisation d’identification ou pour les cartes de crédit. Les rangées en spirale seraient trop petites pour être vues à l’œil nu, mais pourraient être détectées par un dispositif semblable à un lecteur de codes-barres.
L’équipe a déjà expérimenté le placement de petits réseaux de nano-spirales sur un substrat de verre, mais il serait également possible de les fabriquer sur d’autres matériaux tels que le plastique ou le papier. Les spirales elles-mêmes peuvent également être construites à partir de différents matériaux, y compris l’argent et le platine. Compte tenu de la petite quantité de métal en cause, les coûts d’utilisation de ces matériaux précieux seraient effectivement très faibles.
http://news.vanderbilt.edu/2015/06/worlds-smallest-spirals-could-guard-against-identity-theft/
