OPTINEWS

Des sons à haute fréquence ont été convertis en lumière pour la première fois par l’inversion d’un processus qui transforme les signaux électriques en sons.

Cette découverte issue du “Lawrence Livermore National Laboratory” pourrait être utilisé pour améliorer la fabrication des puces informatiques, des LEDs et des transistors.

Les chercheurs ont utilisé des haut-parleurs piézoélectriques issus d’un téléphone cellulaire pour générer les ondes sonores. Pour inverser le processus, ils ont utilisé des ondes sonores de très haute fréquence - environ 100 millions de fois plus élevée que ce que les humains peuvent entendre - pour générer la lumière.

Article en anglais :
http://www.photonics.com/Content/ReadArticle.aspx?ArticleID=36760

Les fenêtres et les portes en verre pourraient devenir sensibles aux mouvements suspects. C’est ce que laisse espérer un système développé par les chercheurs de l’Institut Fraunhofer de recherche sur l’architecture de calcul et les techniques logicielles (FIRST) à Berlin et l’Institut Fraunhofer de recherche sur les polymères (IAP) à Potsdam. Ce dernier détecte les mouvements ou vitesses d’objets ou de personnes situés dans le champ de la vitre.

C’est à travers un revêtement spécial que les mouvements sont reconnus, afin de percevoir un changement quelconque, par exemple l’approche d’une personne, auquel cas la fenêtre émet un signal d’alarme au service de sécurité. “Le verre est revêtu d’un matériau fluorescent”, explique le Dr. Burkhard Elling, chef du groupe de projet à l’IAP. “Le revêtement contient des nanoparticules qui transforment la lumière en rayonnement fluorescent.”

Le principe est le suivant : la lumière invisible d’une lampe ultra-violets “éclaire” les vitres et génère un rayonnement fluorescent dans la couche de revêtement. Ce dernier est conduit aux bords de la fenêtre où des capteurs le détectent. Pour les applications simples, un seul capteur suffit : si quelqu’un entre dans le champ de la lampe, le système réagit de façon comparable aux capteurs photoélectriques, la lumière reçue par la couche est moindre et le rayonnement fluorescent généré plus faible. En plaçant plusieurs capteurs aux quatre côtés du cadre, les données permettent de conclure sur la vitesse de déplacement ainsi que la direction des mouvements effectués devant la vitre. La grandeur aussi peut être estimée, permettant de percevoir s’il s’agit d’un oiseau ou d’un humain. Les paramètres peuvent être ajustés de façon à ce que des sujets en mouvements de la taille d’un oiseau ne déclenchent pas l’alarme. De la même façon, les capteurs ne réagiraient pas aux phares de voitures qui passent, chose pour laquelle les chercheurs de l’Institut FIRST ont développé un logiciel apte à interpréter différents signaux lumineux. Ainsi, le système peut faire la différence entre la fréquence de la lampe ultra-violets et la variation lente d’une lumière projetée défilant devant la zone critique.

Un avantage du système repose dans le respect de l’anonymat tenu de cette façon car le système ne reconnaît que la variation de rayonnement sans pouvoir l’attribuer à une personne en particulier. De plus, il serait bon marché : le revêtement peut être pulvérisé par méthode aérographe ou bien être collé directement sous forme d’une feuille mince. Un prototype a déjà été développé. A présent, les chercheurs veulent optimiser les colorants et leur concentration dans la couche.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58150.htm

Il y a quelques années encore il s’agissait d’un rêve devenu aujourd’hui une réalité : le papier électronique apparaît comme l’outil capable de révolutionner l’industrie de l’impression. Fin, souple, léger et peu coûteux en énergie, celui-ci a de nombreuses applications :
- Transport : des publicités et des informations peuvent être changés en fonction du lieu par des données qui viennent directement d’Internet. Les horaires des bus, l’état du trafic routier… peuvent être mis à jour en temps réel.
- Cartes prépayées : le montant restant peut être affiché quelque soit le nombre d’utilisations.
- Livre électronique (ou e-reader) devient portable, fin, souple et capable de stocker de nombreux ouvrages tout en gagnant les multiples avantages des documents électroniques (moteur de recherche, notes…)
- Domotique : Les posters permettent de modifier la décoration dans une pièce

Outre ces nombreuses possibilités, le développement d’e-readers, tels que le Kindle d’Amazon, qui permet de lire livres et journaux, a conduit cette nouvelle technologie vers un succès grandissant. Bien qu’offrant de multiples avantages par rapport aux écrans LCD, les e-readers en vente sur le marché n’affichaient pas encore la couleur. Depuis peu, le “Flepia” de Fujitsu est le seul d’entre eux commercialisé qui permet de visualiser en couleur les journaux sur un support de format A4 ou A5.

Fujitsu Laboratoires Ltd., Fujitsu Frontech Limited et Fujitsu Limited ont conçus ensemble un papier électronique qui peut être souple ou rigide selon son usage. Il est l’élément de base du Flepia, un terminal doté d’un écran couleur qui possède les fonctionnalités d’organiseur, d’ebook et de navigateur web. Présenté fin avril 2007, sa commercialisation a débuté en 2008 pour les entreprises au japon et plus tard sur les marchés étrangers. La version grand publique du produit est encore à l’essai.

Fujitsu Ltd et Fujitsu Frontech ont conduit récemment des essais de la console Flepia avec SoftBank Telecom et Mainichi Newspapers Co Ltd. Ceux-ci ont été réalisés dans le “Termina Kinshicho Fujiya Restaurant” où les consommateurs pouvaient manipuler gratuitement les 4 terminaux présents afin de consulter le journal et les publicités qui étaient envoyés via un réseau sans fil. Les tests de satisfaction effectués avait pour but de déterminer si le produit peut servir de support pour lire le journal et s’il peut permet la promotion de produits entraînant ainsi l’augmentation des ventes. Les informations publiées comprenaient le “Mainichi Shogakusei Shimbun” (le journal Mainichi pour les élèves d’école primaire), les annonces à la fois pour le restaurant Fujiya et pour le centre commercial Termina, les horaires de train de la Japan Railways ainsi que des prévisions météorologiques. Les utilisateurs pouvaient consulter le journal grâce au terminal tout en attendant leur commande ou regarder les publicités et les horaires de train qui étaient affichées automatiquement lorsque le terminal n’était pas utilisé par exemple lorsque le consommateur mangeait.Le système qui utilise de l’énergie uniquement lorsque les images sont renouvelées, possède une grande autonomie et n’as pas besoin d’être rechargé pendant les heures de service, il n’y a donc pas besoin d’installer une prise électrique à proximité des tables du restaurant contrairement au terminaux LCD qui en requièrent une.

Le Flepia existe en deux versions : A4 (écran 12″) et A5 (écran 8″), toutes deux avec un affichage en 8 ou 4096 couleurs et une résolution XGA (768 x 1024 pixels). Le terminal est composé d’un écran tactile, d’une connexion WiFi 802.11 b/g, d’un port pour carte SD et d’un port USB 2.0. Avec une carte mémoire de 4GB, il peut stocker jusqu’à un an d’abonnement à un quotidien numérique ou environ 5000 livres. Sa batterie lithium polymère lui permettant d’avoir une autonomie annoncée de 50 heures en utilisation. Il reste relativement léger environ 320 grammes et 480 grammes respectivement avec une épaisseur de seulement 12mm. Il est doté de différents logiciels permettant d’afficher des pages web, des courriers électroniques ou des documents Word ou Excel. Le dispositif possède aussi d’un système de sécurité avec un mot de passe de 16 caractères qui crypte les données avec l’algorithme de chiffrement AES 128 bit. Afin d’assurer la non diffusion des données, Fujitsu Frontech fournira un service qui localisera le terminal, le bloquera et effacera les informations quand celui-ci sera déclaré perdu.Le papier électronique de Fujitsu est composé de trois couches superposées de couleurs rouge, verte et bleue qui se situent sur une couche qui absorbe la lumière, éliminant le besoin de filtres de couleurs et de films polarisants présents dans les écrans LCD conventionnels . Chacune des couches de couleur est composée de deux films transparents munie d’électrodes situées de part et d’autre d’une couche étanche qui contient des cristaux liquides de couleur, voir illustration à l’url :
http://redirectix.bulletins-electroniques.com/cAv5Z
Ces cristaux liquides cholestériques possèdent deux états stables :
- un état où les molécules sont horizontalement alignées et ne reflètent pas la lumière
- un état où les molécules sont verticalement alignées et reflètent une longueur d’onde spécifique (450nm pour le bleu, 550nm pour le vert, 650nm pour rouge).

En appliquant un champ faible ou un fort sur les molécules il est possible de les faire passer d’un état à l’autre, permettant ainsi de refléter ou non la lumière. La superposition des trois couleurs et de la couche absorbante permet alors de faire apparaître la couleur voulue à la surface d’un pixel du papier électronique, l’ensemble des pixels formant alors une image, voir les illustrations aux urls :
- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/CETUs
- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/3XT6E
- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/aIM4u
- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/jOc3q

De plus, comme le système utilise une méthode identique à la réflexion de la lumière naturelle, il est moins fatiguant pour les yeux que les techniques d’affichages classiques qui nécessitent un rétro éclairage ou l’émission d’électrons. Enfin comme les molécules possèdent deux états stables, une fois l’image mise en place sur le papier il n’y a pas besoin d’énergie pour la conserver. Sa faible consommation en énergie le rend donc plus respectueux de l’environnement.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58188.htm

Des chercheurs de l’université de Boston ont présenté mardi dernier à San Francisco lors de l’IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), les résultats de leur recherche sur les métamatériaux flexibles dans la gamme de fréquence des térahertz. Les expériences réalisées ont permis de créer de tels matériaux fournissant, selon eux une avancée significative dans la création des métamatériaux non planaires, multi couches. L’équipe a par ailleurs annoncé la conception d’un cylindre capable d’agir comme une cape d’invisibilité.

Soumis à un champ électromagnétique ou à de la lumière, les métamatériaux réagissent en induisant un champ magnétique interne, et qui modifie la course des rayons lumineux. Mais leur principal intérêt est leur faculté d’obtenir un indice de réfraction négatif.

Pour réaliser ces métamatériaux, les chercheurs de Boston ont utilisé un grand nombre de split-ring resonator (SRR). Les SRR sont composés d’une paire d’anneaux concentriques en métal non magnétiques pouvant entrer en résonance en présence d’un flux magnétique. Ils ont la particularité d’afficher une perméabilité négative pour des fréquences légèrement supérieures à la résonance. En exposant des structures SRR, ayant des fréquences de résonance comprises entre 0.25 et 2.5 THz, à des radiations incidentes provenant de différentes directions et à des fréquences juste supérieures à la résonance, un coefficient diélectrique négatif est observé.

Le concept n’est pas nouveau. Beaucoup de ces idées étaient à l’origine implantées pour des micro-ondes. Cependant la fabrication des cellules micro-ondes évolue actuellement vers les fréquences de la gamme visible. D’autant plus que la gamme des térahertz, surnommée “le THz gap”, est délaissée par les moyens de communication actuels, le fonctionnement de ces ondes à mi-chemin entre l’optique et la radiofréquence étant encore mal connu. Les métamatériaux pourraient donc jouer un rôle important dans l’exploration de cette zone.

Grâce à la conception des métamatériaux, les chercheurs de l’équipe de Boston ont réussi à concevoir une cape d’invisibilité de forme cylindrique adaptée pour des ondes incidentes de fréquence 0.5 THz. La cape d’invisibilité est une transformation particulière qui permet à une région de l’espace de dévier la lumière en amont et de récupérer en aval des rayons de même phase et de même amplitude. Un observateur ne peut alors déceler la présence de cet espace. Les ondes électromagnétiques provenant de différents angles sont guidés autour et renvoyés de l’autre côté sans pénétrer dans la région. Les couches de métamatériaux ont été fabriquées à l’aide d’une couche en or de 200 nanomètres d’épaisseur suivie d’une couche d’adhérence de 10 nanomètres d’épaisseur en titane sur un substrat en polyimide d’épaisseur 20 micromètres.

Cependant l’utilisation de ce type de cape reste encore très limitée. En effet, l’invisibilité n’est valable que pour une longueur d’onde précise. Un des prochains défis sera de trouver le moyen d’élargir le spectre d’action de ces structures, pour qu’elles ne soient pas cantonnées à une seule longueur d’onde. En parallèle, un grand nombre d’études sur les métamatériaux sont réalisées. On peut notamment citer les travaux du professeur Xiang Zhang à l’université de Berkley ou de R. Stanley Williams, directeur HP Quantum Science Research.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/57064.htm

Les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) sont l’une des technologies les plus prometteuses dans les solutions d’éclairage. Elles ont des propriétés bien supérieures à celles des sources ponctuelles de lumière telles que les ampoules à incandescence ou les LEDs. Un développement auxiliaire à leur fonction principale d’éclairage vient d’être réalisé au sein de l’Institut Fraunhofer des microsystèmes photoniques (IPMS). Les chercheurs de l’IPMS ont développé, pour la première fois au monde, une source lumineuse OLED disposant d’une surface interactive tactile.

Le contrôle tactile sur les OLEDs est une technologie efficace et sécurisée puisque les OLEDs sont une source de lumière froide sur laquelle aucune brûlure n’est envisageable. Selon Jörg Amelung, responsable du Département des matériaux organiques à l’IPMS, “la fonction tactile procure une nouvelle perception de la lumière. C’est magique : il est possible d’allumer et d’éteindre le dispositif par une simple pression sur la surface lumineuse”. De plus, il est également possible de faire varier l’intensité lumineuse par un mouvement du doigt sur la surface. Avec cette technique, les interrupteurs traditionnels deviendront rapidement obsolètes.

L’intégration de ce type de technologie nommée “Touch Function” nécessite habituellement pour d’autres surfaces une couche sensitive tactile. L’intégration de la fonction tactile réalisée par l’IPMS est remarquable du fait qu’elle utilise l’OLED elle-même comme détecteur du signal tactile. Intégrée à un circuit électrique adapté, presque chaque OLED pourrait être équipée d’un tel dispositif.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/57026.htm

Une équipe de chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute dirigée par le physicien Shawn Yu Lin a découvert et démontré l’efficacité d’un nouveau revêtement de cellules solaires qui améliore grandement l’absorption de l’énergie lumineuse. Ce revêtement antiréflexion presque parfait absorbe tout le spectre lumineux, des rayons ultra- violets aux infra-rouges, et ceci quelque soit l’angle d’incidence.

Une cellule photovoltaïque classique en silicium peut absorber 67,4% de la lumière du soleil qui l’atteint, ce qui signifie que quasiment un tiers de cette lumière est réfléchie et donc irrécupérable. D’un point de vue économique, le potentiel ainsi perdu représente une barrière à la prolifération solaire. Pour récupérer tous les photons du spectre solaire, il faut faire en sorte que la réflexion des rayons incidents (réflexion Fresnel) à la surface d’une cellule solaire soit éliminée. Le revêtement nanostructuré multicouches conçu par l’équipe du Rensselaer Polytechnic Institute permet l’absorption quasi totale (96,21%) de l’énergie lumineuse qui atteint sa surface, et ceci pour toutes les longueurs d’ondes du spectre : l’équipe de chercheurs a mesuré une réflexion Fresnel allant de seulement 1% à 6%, sur le spectre 400nm à 1600nm.

En plus d’une meilleure absorption des rayons lumineux, le revêtement antiréflexion conçu par l’équipe de Shawn Lin permet de résoudre le problème des angles d’exposition. La plupart des revêtements de cellules solaires sont conçus pour avoir un fonctionnement optimal sous une exposition normale à leur surface, c’est pourquoi dans les centrales photovoltaïques, les panneaux solaires sont mécaniquement automatisés pour suivre la course du soleil, comme les héliotropes, pour optimiser le rendement. Le prix à payer pour cette optimisation est la consommation du système automatisé, le prix de maintient, sans compter les erreurs d’alignement. Le revêtement de Lin absorbe plus de 95% de la lumière sous une plage angulaire (par rapport à la normale au revêtement) de 0 à 60°, soit un cône de 120°.

Le revêtement est composé de sept couches nanostructurées pour s’approcher d’un profil d’indice de réfraction continu : le contrôle précis de la porosité de ces différentes couches permet d’atteindre des indices de réfraction allant de n=1.09 à n=2.6, comme on peut le voir sur l’image prise au microscope à balayage électronique. Chaque couche a une épaisseur particulière, les couches inférieures étant les plus fines et ayant l’indice de réfraction le plus élevé, respectivement entre 69 nm et 156 nm d’épaisseur et entre n=2.6 et n=1.09 d’indice. Les deux couches inférieures sont en dioxyde de Titane (TiO2). Les trois couches centrales sont une combinaison de dioxyde de Silicium (SiO2) et de TiO2 pour ajuster l’indice de réfraction. Les deux couches supérieures sont faites de nano-bâtons obliques de SiO2, accrochés au substrat par dépôt chimique en phase vapeur. En effet, l’équipe démontre que le gradient d’indice et les bâtons obliques de la dernière couche permettent de minimiser drastiquement la réflexion Fresnel pour toutes les longueurs d’ondes et angles d’incidences, ce qui diffère totalement des traditionnels revêtements antiréflexion quart d’ondes.

D’après Shawn Lin, ce nouveau revêtement peut être appliqué à presque tous les matériaux photovoltaïques, y compris les multijonctions III-V et Cadmium Telluride même s’il reste à en améliorer la robustesse. Néanmoins, les résultats obtenus sont prometteurs : l’efficacité de conversion a été améliorée de 22,2% entre un revêtement classique quart d’onde et le revêtement sept couches avec gradient d’indice.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56662.htm

C’est une solution à laquelle réfléchissent et travaillent Quantel, l’un des leaders mondiaux dans le secteur des lasers à solide, qui a développé en particulier des systèmes utilisés spécifiquement sur des façades de cathédrales ou des statues, voire d’autres oeuvres d’art, et Eolite Systems, une jeune entreprise qui fabrique des lasers à fibre pour des applications industrielles. Ce travail, ces deux entreprises le mènent dans le cadre de “Cleanlase”, un projet labellisé par le pôle de compétitivité “Route des Lasers” et retenu lors du 6ème appel à projets du Fonds Unique Interministériel (FUI). ALPhANOV, une structure de transfert de technologie du pôle, et un laboratoire bordelais, le CPMOH (Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne) participent à ce projet dont l’objectif à deux ans est de pouvoir disposer d’un prototype très proche du produit industrialisable, qui permettra alors d’effectuer des démonstrations de nettoyage pour les industriels.

Cleanlase va permettre d’optimiser les capacités de nettoyage du laser. “Nous allons transformer en effet la forme naturelle du faisceau, qui est pointue, afin de la rendre plate. D’où une meilleure efficacité pour gratter une surface”, explique François Salin, ingénieur opticien et co-créateur, avec Philippe Métivier, d’Eolite Systems. Les partenaires de ce projet envisagent également de développer un système de localisation de faisceau basé sur l’analyse de la lumière émise. “L’utilisateur pourrait alors savoir exactement, durant toute l’étape de nettoyage, sur quelle partie le faisceau laser vient taper”, ajoute-t-il. Résultat : une étape de nettoyage plus rapide, le dispositif de localisation évitant de sur-nettoyer certains endroits du moule. Par ailleurs, le nettoyage de pièces très fragiles ou sensibles pourrait être envisagé à plus ou moins long terme, le dispostif de localisation permettant une plus grande précision.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56342.htm

La National Science Foundation (NSF) a investi dans un nouveau centre de recherche ERC (Engineering Research Center) dont le but est de développer la prochaine génération de composants lumineux, plus intelligents, plus écologiques et innovants. Trois universités sont au coeur de ce projet : l’institut polytechnique de Rensselaer, l’université du Nouveau Mexique et l’université de Boston. Elles seront soutenues par d’autres universités, des partenaires industriels ainsi que par le gouvernement. La technologie des diodes électro-luminescentes, ou LEDs (light-emitting diodes), permet un gain d’énergie considérable, une plus grande longévité et, depuis récemment, commence à être utilisée comme instrument de communication.

L’institut polytechnique de Rensselaer, leader du projet, bénéficiera de la majeure partie du financement: 18,5 millions de dollars sur 5 ans. Il s’appuiera également sur des fonds provenant de partenaires industriels et de l’état de New York (1,7 millions dollars la première année). Ce centre sera le premier ERC dans le domaine de l’optique et de l’électronique se concentrant sur les avancées de la technologie LED (Diodes électroluminescentes) pour de nouveaux systèmes lumineux.

Le but est de développer une nouvelle source de lumière plus écologique surnommée la “lumière intelligente”. D’après E.Fred Schubert, professeur à Rensselaer qui dirige le centre, cet ERC “se focalisera sur trois domaines […] le développement de nouveaux matériaux, de nouveaux dispositifs technologiques et de nouveaux systèmes d’applications pour avancer dans la compréhension et la prolifération des technologies luminescentes intelligentes”.

Un des objectifs des chercheurs est d’adapter la technologie de “la lumière intelligente” au sans fil. Ils espèrent pouvoir substituer aux ondes radios une technologie basée sur la lumière. D’après Dean Kenneth R.Luchten, de l’University College of Engineering de Boston, “la lumière intelligente offre le potentiel de réorienter et de faire avancer les technologies de la communication sans fil”. Les communications seraient alors plus rapides, plus sûres et moins coûteuses en énergie que celles offertes par les technologies actuelles. La capacité de passer très rapidement de l’état “éteint” à l’état “allumé” sera la clé de cette technologie pour transmettre les données. L’éclairage de la pièce n’en serait pas perturbé, les changements rapides de lumière étant imperceptibles pour l’oeil.

Selon Thomas Little, professeur en ingénierie à l’université de Boston, il serait possible d’adapter un réseau de communication sans fil basé sur des LEDs au réseau d’éclairage déjà existant. Il suffirait de remplacer les ampoules classiques par des ampoules de type LED. Ce réseau aurait pour avantages une consommation basse, une haute fiabilité tout en ne générant pas d’interférence électromagnétique. De plus, il serait possible d’assurer un haut niveau de sécurité, la lumière blanche ne traversant pas les surfaces opaques (comme les murs), supprimant ainsi les fuites de données. Actuellement les chercheurs estiment que le réseau pourrait atteindre une vitesse de 10 Mbps mais que ces performances pourraient être très fortement augmentées avec les prochaines générations.

Les avancées technologiques réalisées pourraient avoir des répercussions sur plusieurs autres domaines. La recherche pourrait s’étendre à des disciplines telles que les communications, la santé, le contrôle automatique des véhicules et l’environnement. Comme E.Fred Schubert le fait remarquer, “les capacités de la lumière intelligente surpassent et transcendent les capacités de la lumière conventionnelle […] Nous pouvons créer sur mesure une source de lumière pour pratiquement n’importe laquelle des applications scientifiques ou commerciales”. Outre l’aspect écologique, le gouvernement américain espère, grâce au nouveau centre, devenir un leader dans ce domaine permettant aux partenaires industriels de se positionner rapidement sur ce nouveau marché très prometteur.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56361.htm

Le GDR “Couleur et matériaux à effets visuels” vous propose une Ecole au mois de décembre :

“Méthodes et techniques de caractérisation de la couleur et des effets visuels sur les matériaux : années 1998 – 2018″ à Paris du 9 au 11 décembre 2008.

Le pré-programme ainsi que les conditions de participation sont résumé dans l’annonce au format pdf.

L’équipe du GDR demande de faire connaître dès maintenant votre intention de participation à cette Ecole par mail : gdr-couleur@insp.jussieu.fr. Une information plus complète avec le programme définitif et un bulletin d’inscription seront disponibles prochainement.

Site du GDR : www.insp.upmc.fr/gdrcouleur

Sous la direction du professeur Heinz P. Huber, des chercheurs du centre laser de l’Université de Munich (HM : Hochschule München - Université de Sciences Appliquées) mènent un projet visant à améliorer le procédé de production de cellules photovoltaïques. Il s’agit de cellules en couche mince de CIS (Cuivre-Indium-Sulfure) avec un substrat de verre. Le procédé, conçu en collaboration avec la société AVANCIS GmbH, est un processus de structuration par laser.

Jusqu’à présent, la structuration industrielle des couches minces avec des outils mécaniques ou avec des lasers nanoseconde portait préjudice aux différentes couches ce qui limitait leur utilisation. Par contre, avec les lasers picoseconde utilisés dans le cadre de ce projet, la durée de l’impulsion lumineuse est suffisament courte pour pouvoir structurer la couche supérieure sans dégagement de chaleur et donc sans altération des couches (cf. figure).

Le procédé permet d’obtenir un rendement élevé en comparaison d’autres technologies en couche mince : 20% pour les petites cellules de laboratoire et un rendement du module supérieur aux 13% des modules conventionnels à base de silicium polycristallin.

L’objectif du projet consiste à améliorer la vitesse du procédé de structuration des couches par laser et à l’implémenter dans le cadre d’une production industrielle.

Le Centre laser de Hanovre LZH coordonne le projet du réseau TACo (Tailored Automated Coating) qui a pour objectif de contrôler les processus d’ions à l’aide de concepts sensoriels nouveaux et d’algorithmes de commande améliorés. Cela pourrait permettre ensuite de construire des chaînes de fabrication adaptatives et d’automatiser la production.

Les composants optiques élaborés avec un revêtement haute performance sont de plus en plus utilisés, que ce soit dans les applications de mesure, les applications laser, pour les biotechnologies ou la biomédecine. C’est pour filtrer ou dévier de façon efficace la lumière par exemple, ou pour réduire les réflexions non souhaitées que de tels revêtements complexes sont utilisés.

TACo est un réseau constitué de 14 partenaires et de 2 instituts de recherche. Il a été officiellement créé début 2007 avec pour objectif de mettre au point, en Allemagne, des procédés adaptatifs et innovants dans le domaine des couches minces. Le projet est principalement axé sur les concepts et procédés de revêtements suivants : Ion Assisted Deposition, Ion Beam Sputtering et Magnetron Sputtering. Les procédures de revêtement sont combinées avec de nouvelles simulations pour le développement du design. Un autre aspect du projet de ce réseau est la combinaison des méthodes de mesures in situ optiques et non-optiques pour un ajustement des paramètres en temps réel donnant lieu à une meilleure stabilité.

Les résultats de ces travaux permettront de développer de nouveaux produits et de leur ouvrir de nouveaux marchés. Les concepts de procédés innovants permettront de fabriquer une grande palette de produits non seulement dans les domaines de l’optique de précision et de l’optique laser, mais aussi de l’optique de consommation.

Le réseau TACo bénéficie d’un soutien du Ministère fédéral de l’économie et de la technologie (BMWi) dans le cadre du programme “Innonet” de soutien aux réseaux innovants jusque fin 2009.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55672.htm

L’Institut Fraunhofer des systèmes énergétiques solaires (ISE) vient d’établir un nouveau record européen de conversion de la lumière du soleil en électricité, en atteignant un rendement de 39,7% avec une cellule photovoltaïque à multi-jonctions (de type III-V).A la différence du précédent record (37,6%), atteint en juillet 2008 avec un rayonnement solaire concentré 1.700 fois, la nouvelle cellule photovoltaïque est en mesure de convertir en électricité 39,7% d’une lumière concentrée seulement 300 fois. Or l’intégration de ce type de cellules dans des centrales PV à concentration en vue d’une application industrielle suppose justement que les performances optimales soient atteintes dans une gamme de concentration lumineuse située entre 300 et 600 soleils. “Nous avons optimisé les contacts de nos cellules, si bien que nous atteignons un rendement plus élevé avec les mêmes structures conductrices”, explique Dr. Frank Dimroth, chef du groupe de travail “III-V - Epitaxie et cellules PV” à l’ISE.

La principale nouveauté apportée à la cellule concerne la métallisation de sa face avant. Un réseau de petits fils métalliques conduit les électrons photogénérés du centre de la cellule jusqu’aux bords, qui se présentent comme une bande dorée de 50 micro-m d’épaisseur. La structure de ce réseau métallique revêt une importance décisive dans des conditions de lumière concentrée. En effet, les “veines” conductrices doivent être à la fois assez grandes pour limiter les pertes résistives lors du transport de flux élevés d’électrons, et assez petites pour maximiser la surface de la zone éclairée de la cellule (minimiser la zone d’ombrage).

“Nous sommes très heureux d’avoir réalisé une avancée importante en si peu de temps”, a déclaré le Dr. Andreas Bett, Directeur du département “Matériaux, cellules PV et technologie” à l’ISE. “Les rendements de conversion élevés contribuent à rendre compétitive la jeune technologie du photovoltaïque à concentration et à réduire à l’avenir les coûts de l’électricité solaire”.

Les nouvelles cellules solaires sont notamment destinées à être montées au sein de modules du type FLATCON, à l’ISE et dans la spin-off Concentrix Solar GmbH. Les travaux de recherche destinés à optimiser les contacts métalliques et ayant conduit aux records européens ont été soutenus dans le cadre du projet européen “Fullspectrum”.

Jusqu’à présent, le photovoltaïque à concentration était quasiment réservé à des applications spatiales. Les développements en cours rendent aujourd’hui envisageable leur utilisation terrestre. Déjà aujourd’hui, des systèmes PV à concentration installés en Espagne produisent deux fois plus d’électricité par unité de surface que des systèmes PV conventionnels à base de silicium.

L’ISE mène depuis plus de 10 ans des recherches sur les cellules à jonctions multiples à hauts rendements. Un des points forts de la recherche : les cellules triples métamorphiques à base de Ga0.35In0.65P, Ga0.83In0.17As et Ge, qui présentent des rendements théoriques particulièrement élevés. Ces structures sont constituées de plus de 30 couches élémentaires déposées par épitaxie métallo-organique en phase gazeuse (MOVPE) sur un substrat en germanium.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56131.htm

Une équipe de chercheurs taiwanais et japonais vient de dévoiler un nouveau type de nano-câbles qui se compose d’un tube en oxyde de gallium parsemé de nanoparticules d’or. Surnommé “peapod” parce qu’il ressemble à une cosse de pois, il pourrait devenir l’un des composants principaux de la fabrication de la nouvelle génération d’ordinateurs optiques.

HSIEH Chin-Hua, doctorant à l’Université nationale Tsing-Hua (NTHU) et l’un des concepteurs, explique que les nanoparticules d’or sont hautement sensibles aux lasers de longueur d’onde d’émission de 532 nanomètres et que les interactions entre les particules et le laser peuvent être utilisées pour transmettre des données. Lorsque la particule d’or est excitée par le laser, elle émet un photocourant ; son statut est donc considéré comme actif, ce qui correspond à l’état 1. Lorsque le laser est éteint, l’absence d’émission d’un photocourant peut être interprété comme étant l’état 0. L’oxyde de gallium étant un matériau hautement isolant, les signaux optiques sont alors confinés à l’intérieur du tube, ce qui permet de transmettre des signaux sans interférences à une fréquence beaucoup plus importante que les nano-câbles à base de silicium. Un circuit intégré conçu à partir de ces nano-câbles pourrait théoriquement être au minimum dix fois plus rapide que son équivalent actuel utilisant les courants électriques. Ces travaux devrait faire la une d’un prochain volume de la revue “Nano Letters”.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56013.htm

Le Centre de recherche de Jülich (FZJ), l’Ecole supérieure technique de Rhénanie-Westphalie d’Aix-la-Chapelle et l’Université de Californie, Berkeley, ont signé un accord le 4 septembre 2008. Ceci renforce la coopération entre le Centre Ernst Ruska de microscopie et de spectroscopie électronique (ER-C), rattaché aux deux entités allemandes, et le Centre national de microscopie électronique (NCEM) aux Etats-Unis.

Les partenaires se sont engagés à diriger des études communes pour le développement et l’optimisation de méthodes d’optique électronique modernes, qui seront utilisées pour des travaux de recherche en sciences des matériaux. Il s’agit également d’un échange de savoir-faire et de ressources humaines. Enfin, l’accord prévoit la formation commune de doctorants et post-doctorants.

Thomas Rachel, Secrétaire d’Etat parlementaire auprès de la Ministre fédérale de l’enseignement et de la recherche, Annette Schavan, déclare : “La création de JARA [Jülich-Aachen Research Alliance, 1] était une nouvelle forme de partenariat entre établissements d’enseignement supérieur et entités de recherche en Allemagne. L’accord signé aujourd’hui renforce l’échange de savoir de JARA au-delà des frontières et démontre sa capacité à l’internationalisation”.

Le Président du FZJ, le Prof. Achim Bachem, explique le but de cet accord : “Nous commençons juste à pouvoir déterminer par microscopie électronique les propriétés physiques de matériaux à l’échelle nanométrique. Nous allons continuer dans ce sens avec Berkeley”.

L’ER-C est, depuis 2004, un centre de compétence en microscopie et spectroscopie électronique à précision atomique. Il permet de préparer de nouvelles infrastructures scientifiques et techniques ainsi que des méthodes pour la recherche sur les matériaux. En outre, il est associé à l’industrie d’optique électronique. Les chercheurs disposent, avec l’ER-C, d’un outil de microscopie électronique des plus perfectionnés.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55908.htm

Des chercheurs du Centre de recherche de Jülich (FZJ) sont parvenus à mesurer, avec une précision de l’ordre du picomètre, des distances entre atomes. Cela permet d’envisager la détermination de propriétés physiques de matériaux directement à l’échelle atomique. Les scientifiques se sont servis notamment de lentilles correctrices et de calculs de mécanique quantique pour parvenir à cette précision en microscopie électronique.

Un picomètre représente environ un centième du diamètre d’un atome, soit un milliardième de millimètre. Les chercheurs ont étudié par exemple l’arrangement des atomes dans des joints de grains orthogonaux du matériau supraconducteur YBa2Cu3O7, c’est-à-dire des interfaces qui démarquent la limite entre deux domaines du matériau cristallin, dont les structures atomiques sont orthogonales. A partir d’images obtenues au microscope sous différentes conditions, les physiciens ont calculé les fonctions d’onde des électrons en mécanique quantique à l’aide d’un ordinateur et ainsi obtenu la position précise des atomes.

Dans ces cristaux, les gros atomes (le baryum, le cuivre et l’yttrium), s’ordonnent systématiquement à quelques picomètres de leur position idéale et les atomes d’oxygène, plus petits, suivent le déplacement. Ceci est une explication de la diminution de la supraconductivité observée lorsqu’un courant électrique traverse un tel joint de grain.

Ce phénomène est indésirable si l’on cherche à utiliser le supraconducteur pour le transport du courant sans pertes. Au contraire, il peut être utile dans les détecteurs d’interférences quantiques supraconducteurs qui se servent de la dépendance de ce défaut au champ magnétique pour mesurer des champs magnétiques plus petits, comme cela se fait pour mesurer l’activité cérébrale.

Ces distances de quelques picomètres déterminent de nombreuses propriétés physiques d’un matériau, comme par exemple la ferroélectricité des titanates. Celle-ci vient du fait qu’au sein même des cristaux, les charges électriques des atomes ne se compensent pas tout à fait, car l’arrangement de ces derniers ne présente pas la symétrie nécessaire. C’est pourquoi des dipôles électriques s’y forment et viennent s’ajouter à la polarisation à plus grande échelle du matériau, employée pour l’écriture de bits informatiques, comme c’est le cas pour le PbZrO.2TiO.8O3, utilisé dans les cartes à puces.

A l’aide de nouveaux procédés en optique électronique, les distances entre deux atomes peuvent être mesurées et permettent de déterminer la polarisation locale, caractérisant ensuite les bits d’information. Pour le Prof. Knut Urban, directeur du Centre Ernst Ruska de microscopie et de spectroscopie électronique au FZJ, il s’agit “du début d’une physique des matériaux permettant de déterminer des grandeurs et propriétés physiques à l’échelle nanométrique par la mesure des distances atomiques. De plus, ceci représente un point de départ dans la manipulation de ces propriétés et l’obtention de nouvelles fonctionnalités des matériaux”.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55575.htm

Un nouveau procédé de fabrication a été développé par des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux (IWM) : il s’applique à des matériaux fragiles et permettrait d’effectuer des coupes de façon plus économique tout en produisant des arêtes de qualité supérieure. Ce projet a été soutenu par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF).

Le verre, par exemple, est un matériau fragile offrant diverses applications possibles. Une des clés pour obtenir un produit de qualité à base de verre est d’en maîtriser les procédés de fabrication, en particulier la coupe. Le procédé traditionnel de coupe utilisé pour une tranche de verre repose sur l’utilisation d’une petite roue qui trace une ligne sur cette tranche. Une contrainte est ensuite appliquée le long de cette ligne jusqu’à obtention de la rupture. Cette méthode fait apparaître des éclats de verre, qui eux-mêmes engendrent des microfissures dans le matériau, défauts qui doivent ensuite être éliminés par meulage et par polissage. Toutefois, des contraintes internes subsistent dans le matériau, qui diminuent sa dureté [1]. Ce procédé implique donc des dépenses importantes et restreint les choix en termes de forme. De ce fait, les chercheurs ont voulu trouver une nouvelle méthode.

Le procédé développé par Dr. Rainer Kübler et son équipe de l’IWM a obtenu le prix Joseph-von-Fraunhofer 2008. Dotée de 20.000 euros, cette récompense est attribuée chaque année aux chercheurs de la société Fraunhofer qui ont su établir des projets innovants et applicables. Leur innovation réside dans l’utilisation d’un rayon laser et d’un jeu de températures. Dr. Kübler raconte : “nous utilisons un rayon laser de CO2 pour chauffer le verre le long de la ligne de séparation souhaitée sans l’endommager”. Cette phase est suivie d’un refroidissement par chocs du matériau : un jet réfrigérant refroidit le matériau localement juste après le passage du rayon laser. Cette différence de température provoque un champ de tension qui engendre la fissure. Des simulations numériques ont permis de contrôler le matériau en premier lieu et plus particulièrement la fissure. “Notre procédé permet de créer une arête d’une qualité extrêmement élevée”, continue Dr. Kübler en soulignant que “arêtes lisses et sans défauts” sont synonymes de “verre plus stable”. En effet, la dureté des arêtes détermine inévitablement la dureté de toute la tranche de verre.

Moins une arête possède de défauts, plus l’épaisseur de la tranche peut être réduite sans pour autant perdre en dureté. De de fait, le procédé présente d’intéressantes perspectives d’application dans l’architecture. L’entreprise Grenzebach, partenaire de l’IWM lors du projet, est un acteur mondial de la technologie du verre, ce qui aidera le procédé à obtenir une reconnaissance mondiale.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54864.htm

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer des technologies chimiques (ICT) ont réussi à créer des hologrammes à partir d’explosifs. Les hologrammes ont pour but de protéger contre les falsifications de divers objets tels que les billets de banques, les cartes bancaires ou même les tickets de concerts.

Différentes orientations des faisceaux lumineux (souvent générés par un laser) permettent d’obtenir différentes images. Un prototype de modèle peut ainsi être construit à l’aide d’un matériau photosensible, par exemple de la résine photosensible. A partir de ce prototype (trop mou pour être utilisé directement comme modèle lors du moulage), un modèle en nickel est élaboré, qui sera utilisé pour imprimer l’hologramme sur un film plastique, tel qu’une carte bancaire ou un ticket de concert.

Aujourd’hui, les chercheurs de l’ICT à Pfinztal utilisent des explosifs pour l’impression d’hologrammes, directement appliquée sur de l’acier à partir d’un modèle. Un dosage exact de l’explosif permet d’obtenir des motifs très précis, de l’ordre de la centaine de nanomètres. “Personne ne croyait que c’était possible”, raconte le chef du projet Günter Helferich. Presque tous les matériaux peuvent servir de modèle : qu’il s’agisse de cuir, de bois, d’une matière textile ou encore de sable.

Un film explosif est appliqué sur le modèle et la détonation provoque une pression de 70 kilobar en surface qui imprime l’acier. Le procédé est simple et rapide. Mais le modèle est détruit lors du procédé, ce qui empêche une réitération du processus. C’est pourquoi les chercheurs de l’ICT et leurs partenaires industriels veulent développer des outils d’acier aux structures holographiques (voir figure), sortes de “tampons” pour hologrammes, destinés à être appliqués sur des parties plastiques.

Ces travaux sont menés dans le cadre du projet “Nanostructuration de surfaces métalliques par des modèles holographiques” soutenu par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF). Ils incluent également l’impression d’hologrammes par des outils courbés (par exemple des cylindres). Un objectif ambitieux car il s’agit de structures tellement petites qu’elles ne sont même pas identifiables au microscope optique. Le besoin de techniciens spécialisés et de matériel adéquat en font un procédé coûteux. Selon Helferich, la nouvelle technique représente un progrès supplémentaire en terme de protection contre la falsification.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53812.htm

Des chercheurs du Nano Machine Center à University of California à Los Angeles (UCLA) ont développé un nouveau type de nanosystème capable de piéger dans des mésopores des molécules pour le traitement du cancer et de les relâcher dans des cellules cancéreuses en réponse à un stimulus de lumière. Ce système appelé “nanoimpeller” est le premier système contrôlé par la lumière capable d’agir dans des cellules vivantes.

Les nanosystèmes mécaniques conçus pour capturer et relâcher des molécules en réponse à un stimulus font l’objet d’une activité de recherche croissante. Plusieurs équipes s’intéressent à développer un matériau photoactivé qui pourrait ainsi délivrer un médicament sous contrôle externe à un endroit et à un moment précis. Les nanosystèmes pour ce type d’applications doivent être constitués à la fois d’un contenant approprié et d’un composant mobile photoactivable qui permette de délivrer les charges du contenant. L’équipe dirigée par Fuyuhiko Tamanoi et Jeffrey Zink au California NanoSystems Institute (CNSI) de UC Los Angeles vient de développer un nanosystème qui utilise du silicum mésoporeux (pores de 200nm de diamètre) pour le contenant et des dérivés azobenzène greffés à l’intérieur des pores comme partie mobile photo sensible. On sait en effet que ces composés ont la propriété d’évoluer entre deux configurations isomères Cis et Trans sous l’effet d’une irradiation lumineuse (photo-isomèrisation). Pour tester l’efficacité de ces “nanoimpellers” pour transporter et délivrer sous contrôle externe des agents thérapeutiques dans des cellules cancéreuses, les chercheurs ont chargé les mésopores du substrat avec des molécules pour traiter in vitro différents types de cellules humaines cancéreuses (cancer du colon et du pancréas). Après une période d’incubation dans le noir, les cellules ont été irradiées sous différentes longueurs d’onde et différentes puissances, permettant aux azobenzènes de changer de configuration et de relâcher ainsi les molécules au niveau des cellules malignes.

La microscopie confocale montre que les “nanoimpellers” peuvent être contrôlés à la fois par l’intensité de la lumière, sa longueur d’onde et le temps d’exposition, ce qui permet de délivrer des doses mesurées à des moments précis. Un contrôle précis de ces différents paramètres permet donc d’envisager l’administration de médicaments depuis ces mésopores dans des sites spécifiques et à des moments précis. D’après Tamanoi et Zink, ce système a des applications potentielles dans le traitement des cancers du colon et de l’estomac : le fait de pouvoir contrôler de l’extérieur la délivrance des agents thérapeutiques permet d’administrer des petites doses régulièrement et de profiter ainsi d’une meilleure efficacité des médicaments.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53847.htm

Ce n’est pas de la fiction mais le fruit d’une chimie très souple et prometteuse que développe l’équipe de Ludwik Leibler du Laboratoire Matière Molle et Chimie (CNRS/Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris) et dont les travaux, réalisés dans le cadre d’une collaboration étroite avec le groupe de chimie Arkema, ont été publiés dans la revue Nature du 21 février dernier.
A partir d’un système de petites molécules d’acides gras di et trifonctionnelles facilement disponibles, associées astucieusement dans un réseau, ces chercheurs ont réussi à créer un matériau aux propriétés caoutchoutiques capables de s’auto-réparer. En effet, bien que ces caoutchoucs supramoléculaires ne soient pas adhésifs, après coupure leurs surfaces de recollent. Il suffit de les remettre en contact, sans pour autant qu’il soit nécessaire de chauffer ou d’appliquer une forte pression. Une fois réparé, l’échantillon est de nouveau capable de tolérer des déformations considérables, de 100 à 400%, avant de se rompre à nouveau. Qui plus est, ce processus peut être répété plusieurs fois. Plus étonnant encore, la réparation peut s’effectuer plusieurs heures après l’endommagement.
Des produits et des matériaux, basés sur ces travaux, sont en cours de développement au sein d’Arkema.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53632.htm

Un prototype commercial d’appareil de diffraction de rayons X femtoseconde a été développé par des physiciens et des constructeurs allemands. Au service de la recherche fondamentale en physique, chimie et science des matériaux, cet appareil permet de mettre en évidence les mouvements d’atomes rapides. Cet appareil a été développé par des physiciens de l’Institut Max-Born d’optique non linéaire et de spectroscopie rapide (MBI) de Berlin-Adlersdorf en collaboration avec les entreprises IfG - Institute for Scientific Instruments GmbH et Feinmechanik Teltow. Une installation modulaire permet la génération d’impulsions de rayons X durs dont la durée n’est que de quelques dixièmes de picosecondes (10E-12 secondes).

Jusqu’à aujourd’hui, très peu de chercheurs, parmi lesquels l’équipe du MBI, ont réussi à produire de telles impulsions de rayons X. Selon le Prof. Matthias Bargheer, les essais réalisés auparavant n’étaient pas adaptables à d’autres laboratoires, contrairement au nouveau prototype qui pourra dorénavant être utilisé par d’autres physiciens dont le laser n’est pas la spécialité, car il est “plus accessible qu’un tomographe axial rayons X” (scanner).

Grâce à cette diffraction de rayons X femtoseconde, l’équipe a réussi à observer des mouvements d’atomes ultrarapides dans différentes nanostructures et a pu identifier les mécanismes menant à des modifications de structure. Par exemple, elle a déterminé comment l’excitation optique d’une nanocouche métallo-ferroélectrique permet de faire disparaître la polarisation électrique en un temps proche d’une picoseconde.

Cette avancée permettra d’optimiser les différents composants électroniques afin d’améliorer encore la vitesse des ordinateurs, les nanostructures de semi-conducteurs ou encore les cristaux moléculaires.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53600.htm