(Cliquer pour voir l’animation) Le rayon laser rouge cible le composé, induisant une lueur et l’émission d’un rayon laser blanc. – Crédit: Nils W. Rosemann

Transformer les rayons infrarouges en un faisceau blanc de lumière visible : ce tour de magie est réalisé grâce à un nouveau composé dont la structure rappelle celle d’un diamant. Il pourrait servir comme source de lumière à la fois très économique, écologique et efficace.

D’où cette lumière vient-elle ? Elle émerge des caractéristiques chimiques propres à ce nouveau composé, imaginé par le physicien Nils Rosemann et ses collaborateurs à l’université de Marbourg (Allemagne).

Au centre, un nanocristal d’étain et de soufre, dont les atomes sont disposés en tétraèdre, d’une manière qui rappelle ceux du carbone au sein des cristaux de diamant. Ce nanocristal central est ensuite enrobé dans des composés organiques qui le soutiennent et le stabilisent.

Une représentation 3D du composé qui transforme les ondes infrarouges en lumière visible. L’électron qui se déplace émet de la lumière blanche (ondes arc-en-ciel) est représenté en orange. En bleu et jaune, les atomes d’étain et de soufre du nanocristal. Ph. Nils Rosemann.

Un nanocristal de soufre et d’étain enrobé de composés organiques

Lorsque le cristal “diamantoïde” est frappé par un rayon laser formé par des ondes proches de l’infrarouge (d’une couleur rouge, aux longueurs d’onde élevées), sa structure déforme leurs longueurs d’ondes… et émet des électrons qui rayonnent d’une belle lumière blanche chaude !

Autrement dit, il produit un rayonnement à bande large, soit comprenant toutes les ondes du spectre visible. Pour preuve : si le rayon blanc qui en ressort est diffracté par un prisme, il révèle toutes les couleurs de l’arc-en-ciel qui le composent.

Voici le dispositif : le composé sous vide (en bas à droite) d’où émane de la lumière blanche qui se propage en faisceau (point blanc). Celle-ci est diffractée par une lentille et donne le faisceau arc-en-ciel. – Ph. Nils W. Rosemann

Économique, il produit de la lumière chaude comme une lampe halogène

Ainsi, en partant d’ondes peu onéreuses et faciles à produire telles que les infrarouges, il est possible d’obtenir une lumière blanche susceptible de servir pour l’éclairage. Son rayonnement rappelle en effet celui des ampoules à tungstène ou halogènes, puisque sa température vaut 2856 Kelvin (ce qu’on appelle de la lumière “chaude” en langage courant.

Si ce n’est pas la première fois qu’un composé parvient à réaliser cette transformation de l’infrarouge au visible, celui-ci est néanmoins le premier capable de produire un faisceau lumineux bien dirigé, dans la direction opposée au rayon incident. De plus, sa température peur être modulée en utilisant des lasers avec différents niveaux d’excitation des électrons.

Les physiciens estiment aussi que leur invention pourrait être exploitable dans l’éclairage des microscopes ou des projecteurs, des dispositifs qui demandent une résolution spatiale élevée.

–Fiorenza Gracci

> Lire aussi :

• On a découvert un matériau naturel capable de produire de l’énergie par photosynthèse
• Télé, tablettes, lampes à LED… la lumière artificielle abîme la vue
• Le ciel étoilé a disparu pour 80 % des habitants de la planète

> Lire également dans les Grandes Archives de Science & Vie :

• Voici les matériaux surnaturels – S&V n°1133 (2012). Durant des millénaires, l’humanité s’est servie des matériaux offerts par la nature. Mais peu à peu, en apprenant à jouer sur leur composition d’abord, puis sur leur structure microscopique, nous sommes devenus des spécialistes de l’art de créer de nouveaux matériaux aux propriétés inédites.