Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue scientifique Review of Scientific Instruments. L'article fait partie de la «sélection du rédacteur en chef» (Editor's Pick).
Ce nouveau concept permet de contrôler les propriétés chimiques et biologiques des molécules à l'aide de la lumière. La signification pratique de la recherche est due en grande partie à l'originalité du dispositif élaboré. A partir de ce micro-résonateur, il est possible de créer des appareils de nouvelle génération pouvant être utilisés dans la détection biologique et chimique, le contrôle de la vitesse des réactions chimiques et de l'efficacité du transfert énergétique.
La haute valeur de ce dispositif s'explique par l'innovation, l'efficacité et l'universalité de sa construction, ainsi que par les propriétés uniques du micro-résonateur pour effectuer des recherches, précisent les auteurs du concept.
Entre la lumière et la substance
L'interaction résonante entre les émetteurs et le champ électromagnétique localisé est avant tout intéressante car il offre la possibilité de contrôler les propriétés des états hybrides lumière-substance. Dans de tels systèmes, la lumière et la substance forment une sorte d'état intermédiaire avec des propriétés modifiées. De plus, ces propriétés d'états hybrides peuvent être contrôlées à l'aide de rayonnement optique (lumière). L'un des moyens permettant d'obtenir de tels états consiste à placer des molécules émettrices ou absorbantes dans le résonateur.
L'appareil est un micro-résonateur Fabry-Pérot (λ2), composé d'un miroir plat et d'un miroir convexe qui assurent le plat-parallélisme au moins dans un point à la surface du dernier en minimisant le volume des modes. «Ce piège à lumière est constitué de deux miroirs situés l'un en face de l'autre à une distance inférieure à la longueur d'onde de la lumière», explique le professeur Iouri Rakovitch, chercheur en chef au laboratoire des nanomatériaux à photons hybrides du MEPhI.
Quand un quantum de lumière arrive dans ce piège ou il est émis par une source de lumière à l'intérieur du résonateur, il commence à s'agiter activement en se reflétant une multitude de fois dans les miroirs. Cela permet d'établir un lien entre les photons et les états énergétiques propres du micro-résonateur.
En changeant la forme et la taille du résonateur, ainsi que les coefficients de reflet des miroirs, il est possible de contrôler les propriétés de la lumière et l'efficacité d'un tel piège, poursuit Iouri Rakovitch.
Du prototype à la production industrielle
Le micro-résonateur conçu est pratique à utiliser, et sa structure est suffisamment simple pour mettre en place sa production industrielle. Le micro-résonateur peut être utilisé non seulement pour construire des appareils pour contrôler la vitesse des réactions chimiques, mais également pour développer des sources de lumière très efficaces et de nouveaux dispositifs laser à bas seuil de génération de contrôle.
L'université MEPhI participe au programme fédéral d'accroissement de la compétitivité des universités russes (Projet 5-100) qui a pour objectif de renforcer le potentiel de recherche des universités russes et développer les recherches scientifiques actuelles, l'intégration de l'éducation, de l'entrepreneuriat et des innovations, ainsi que la coopération productive de la science universitaire et des partenaires industriels.