Des physiciens de l’Università Cattolica ont développé un microscope cohérent multidimensionnel capable d’analyser les défauts microscopiques des matériaux innovants. Cette avancée, publiée dans la revue Optica, utilise des impulsions laser ultracourtes pour étudier le transport électrique dans les cellules solaires et les micro-appareils.
Un groupe de physiciens de la faculté des sciences mathématiques, physiques et naturelles du campus de Brescia de l’Università Cattolica a mis au point un nouvel instrument optique de pointe : le microscope cohérent multidimensionnel. Cette technologie enregistre le comportement des matériaux innovants en suivant des phénomènes extrêmement rapides, de l’ordre de quelques millionièmes d’un milliardième de seconde.
La précision laser au service des matériaux avancés
L’étude a été coordonnée par le doyen de la faculté, le professeur Claudio Giannetti, qui dirige également les Laboratoires interdisciplinaires de physique des matériaux avancés (ILAMP).
Pour observer la réaction pas à pas des matériaux et comprendre les mécanismes d’interaction des électrons dans les différentes zones d’un micro-appareil, le dispositif utilise une séquence précise d’impulsions lumineuses laser extrêmement brèves.
Une alliance internationale entre recherche et industrie
Le développement de ce système d’illumination délicat s’est appuyé sur une collaboration internationale et industrielle. L’instrument a vu le jour dans les laboratoires de l’ILAMP à Brescia, avec la participation du Politecnico di Milano, de la KU Leuven, de l’University of British Columbia et du CNR.
La conception des impulsions lumineuses identiques a quant à elle été réalisée en partenariat avec NIREOS S.r.l., une spin-off du Politecnico di Milano spécialisée dans les solutions photoniques innovantes.
L’analyse poussée du disélénure de tungstène
Pour tester ce nouvel outil, les chercheurs ont examiné un échantillon constitué d’une petite feuille de disélénure de tungstène d’une épaisseur de quelques couches atomiques seulement.
Ce matériau, qui présente une structure semblable à celle du graphène, retient l’attention en optoélectronique en raison de ses propriétés optiques et électroniques particulières.
Des applications directes pour l’énergie et la santé
Les observations ont permis de déterminer comment les caractéristiques du matériau changent selon sa position dans le micro-dispositif. Ces données éclairent les mécanismes qui empêchent les électrons de se déplacer librement, offrant la possibilité d’identifier des imperfections nuisibles à l’efficacité du transport électrique et des échanges d’énergie.
Ces informations concrètes ouvrent la voie à la conception de cellules solaires plus performantes, ainsi que de LED, de capteurs et de dispositifs électroniques plus rapides. Par ailleurs, cette technique pourrait servir à l’étude des systèmes biologiques et du métabolisme des cellules cancéreuses, en synergie avec le projet de recherche Q-META.