{"id":127955,"date":"2013-08-21T12:45:51","date_gmt":"2013-08-21T18:45:51","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=127955"},"modified":"2014-11-06T16:20:07","modified_gmt":"2014-11-06T18:20:07","slug":"en-syntonie-avec-la-lumiere","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/en-syntonie-avec-la-lumiere\/","title":{"rendered":"En syntonie avec la lumi\u00e8re"},"content":{"rendered":"

Publi\u00e9 en F\u00e9vrier 2013<\/em><\/p>\n

\"\"ANA PAULA CAMPOS<\/span><\/a>En accrochant c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te sur une m\u00eame planche de bois deux pendules, le c\u00e9l\u00e8bre scientifique hollandais Christiaan Huygens a d\u00e9couvert, en 1665, qu\u2019elles avaient rapidement tendance \u00e0 \u00e9mettre leur tic tac \u00e0 l\u2019unisson, m\u00eame si au d\u00e9part leurs balanciers n\u2019\u00e9taient pas synchronis\u00e9s. L\u2019exp\u00e9rience impressionne encore de nos jours (faites une recherche avec le mot synchronization sur YouTube pour voir diff\u00e9rentes d\u00e9monstration curieuses du ph\u00e9nom\u00e8ne), bien qu\u2019il n\u2019y ait plus aucun myst\u00e8re sur le pourquoi de la synchronisation spontan\u00e9e des horloges. De nos jours, les physiciens savent parfaitement comment les horloges interagissent au moyen des vibrations m\u00e9caniques \u00e9chang\u00e9es \u00e0 travers la planche, for\u00e7ant les deux \u00e0 osciller de la m\u00eame mani\u00e8re.<\/p>\n

L\u2019exp\u00e9rience de Huygens vient d\u2019\u00eatre reproduite dans le monde microscopique pratiquement 350 ans apr\u00e8s, en utilisant au lieu des pendules deux oscillateurs taill\u00e9s dans une micropuce de silice. Chaque oscillateur mesure 40 milli\u00e8mes de millim\u00e8tre de diam\u00e8tre ou 40 mille nanom\u00e8tres. Ils sont si petits et si flexibles qu\u2019ils vibrent balanc\u00e9s par la force de la lumi\u00e8re t\u00e9nue d\u2019un laser d\u2019une puissance mille fois inf\u00e9rieure \u00e0 celle d\u2019un pointeur laser commun. Mais il y a plus incroyable encore car la propre lumi\u00e8re \u00e9chang\u00e9e entre les oscillateurs joue le r\u00f4le de la planche en bois en synchronisant leurs vibrations.<\/p>\n

Cette prouesse technique est due au travail d\u2019une \u00e9quipe de chercheurs de l\u2019Universit\u00e9 Cornell, aux \u00c9tats-Unis, dirig\u00e9e par la physicienne \u00e9tasunienne Michal Lipson, avec la collaboration du br\u00e9silien Gustavo Wiederhecker, qui depuis 2011 est professeur \u00e0 l\u2019Institut de Physique de l\u2019Universit\u00e9 Publique de Campinas (Unicamp). D\u2019autres groupes avaient d\u00e9j\u00e0 fabriqu\u00e9s des micro-oscillateurs synchronis\u00e9s par de petites connexions m\u00e9caniques. \u00abNous avons \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 montrer qu\u2019il est possible de provoquer un synchronisme en utilisant seulement de la lumi\u00e8re\u00bb, dit Gustavo Wiederhecker. \u00abNous avions une id\u00e9e nous poussant \u00e0 croire que cela pouvait \u00eatre fait mais nous n\u2019\u00e9tions pas certains que cela soit possible\u00bb.<\/p>\n

Plus qu\u2019une curiosit\u00e9, la d\u00e9monstration pr\u00e9sent\u00e9e dans l\u2019article de couverture de la revue Physical Review Letters du 05 d\u00e9cembre dernier, sugg\u00e8re que les micro-oscillateurs opto-m\u00e9caniques pourraient devenir la base d\u2019une nouvelle technologie portable de haute pr\u00e9cision pour marquer le temps, n\u00e9cessaire pour que les ordinateurs, les t\u00e9l\u00e9phones mobiles et les syst\u00e8mes de navigation fonctionnent correctement.<\/p>\n

Ces dispositifs portables utilisent en g\u00e9n\u00e9ral comme horloge interne la vibration r\u00e9guli\u00e8re de petits cristaux de quartz actionn\u00e9s et synchronis\u00e9s par des signaux \u00e9lectriques. Leur pr\u00e9cision est bonne mais l\u2019industrie micro\u00e9lectronique est toujours \u00e0 la recherche d\u2019alternatives car les cristaux ont besoin d\u2019\u00eatre fabriqu\u00e9 s\u00e9par\u00e9ment des micropuces de silice pour y \u00eatre ensuite soud\u00e9s, augmentant ainsi le co\u00fbt de production. Par contre, les micro-oscillateurs d\u00e9velopp\u00e9s par l\u2019\u00e9quipe de Michal Lipson, fait de nitrure de silicium, pourraient \u00eatre manufactur\u00e9s avec tout le reste de la structure interne des micropuces, sans co\u00fbt suppl\u00e9mentaire. \u00abN\u2019importe quelle fabrique au monde serait capable d\u2019ex\u00e9cuter ce projet\u00bb, affirme Gustavo Wiederhecker.<\/p>\n

La recherche a commenc\u00e9 en 2008, quand, int\u00e9ress\u00e9 par le fait de savoir comment la lumi\u00e8re pourrait \u00eatre utilis\u00e9e pour actionner des parties d\u2019un m\u00e9canisme microscopique dans une puce de silicium, il a initi\u00e9 son post-doctorat \u00e0 Cornell, sous la supervision de Lipson. Le physicien br\u00e9silien signait d\u00e9j\u00e0 en 2009, en tant que premier auteur, un article dans la revue Nature, montrant pour la premi\u00e8re fois qu\u2019il \u00e9tait possible de fabriquer une microstructure qui pourrait vibrer r\u00e9guli\u00e8rement actionn\u00e9e par la force de la lumi\u00e8re d\u2019une longueur d\u2019onde sp\u00e9cifique. En 2011, l\u2019\u00e9quipe a d\u00e9pos\u00e9 le brevet d\u2019un filtre bas\u00e9 sur ce dispositif, capable de s\u00e9lectionner des signaux lumineux de t\u00e9l\u00e9communication envoy\u00e9s par des fibres optiques de diff\u00e9rentes longueurs d\u2019onde.<\/p>\n

Pulsars \u00e0 l\u2019unisson<\/strong>
\nDans un travail plus r\u00e9cent, les chercheurs ont fabriqu\u00e9 des doubles oscillateurs. Chaque oscillateur est form\u00e9 de disques superpos\u00e9s s\u00e9par\u00e9s par 0,2 millioni\u00e8me de millim\u00e8tre ou 200 nanom\u00e8tres (voir infographie \u00e0 gauche). Les disques vibrent quand un faisceau laser d\u2019intensit\u00e9 constante envoie de mani\u00e8re continue une lumi\u00e8re avec une longueur d\u2019onde appropri\u00e9e pour entrer dans l\u2019espace situ\u00e9 entre les disques. Quand ce ph\u00e9nom\u00e8ne se produit, les particules de lumi\u00e8re circulent autour du bord des disques et exercent une pression contre leurs parois pour les faire s\u2019\u00e9loigner. Quand l\u2019espace augmente entre les disques, la lumi\u00e8re s\u2019\u00e9chappe et les bords du disque reprennent leur position originale, plus de lumi\u00e8re \u00e9mise par le laser entre dans l\u2019espace et le cycle recommence. Le r\u00e9sultat obtenu est une paire de disques oscillant avec une fr\u00e9quence constante qui \u00e9met une lumi\u00e8re qui pulse \u00e0 la m\u00eame fr\u00e9quence.<\/p>\n

Les physiciens ont d\u00e9couvert qu\u2019en pla\u00e7ant c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te deux de ces oscillateurs, ils pourraient dans certaines conditions interagir au moyen de ces pulsations de lumi\u00e8re. Avec une fr\u00e9quence de vibration correcte, la lumi\u00e8re clignotante \u00e9mise par un oscillateur peut finir par entrer dans l\u2019espace situ\u00e9 entre les disques de l\u2019oscillateur voisin. \u00abCe clignotement de lumi\u00e8re force la paire de disques de droite \u00e0 vibrer \u00e0 la m\u00eame fr\u00e9quence que la paire de disques de gauche, et vice-versa\u00bb, explique Gustavo Wiederhecker. \u00abParfois, elles entrent en accord et vibrent en synchronie, dans une m\u00eame fr\u00e9quence interm\u00e9diaire\u00bb.<\/p>\n

Gustavo Wiederhecker a construit la premi\u00e8re version de la paire de micro-oscillateurs en 2010. Le physicien Mian Zhang, du groupe de Michal Lipson, a ensuite d\u00e9velopp\u00e9 un proc\u00e9d\u00e9 para enclencher ou couper l\u2019interaction entre les oscillateurs, \u00e9galement par faisceau laser. Pour Paulo Nussenzveig, sp\u00e9cialiste en optique quantique de l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo, l\u2019avantage de la synchronisation par la lumi\u00e8re est qu\u2019elle permettrait une interaction dans un r\u00e9seau de micro-oscillateurs aussi \u00e9loign\u00e9 les uns des autres qu\u2019on le souhaite, au moyen de fibres optiques. \u00abJ\u2019appr\u00e9cie \u00e9norm\u00e9ment la qualit\u00e9 et la cr\u00e9ativit\u00e9 de ce travail\u00bb, dit-il.<\/p>\n

Avec un projet Jeune Chercheur de la FAPESP r\u00e9cemment approuv\u00e9, Gustavo Wiederhecker esp\u00e8re que son laboratoire \u00e0 l\u2019Unicamp aura les conditions, d\u2019ici un an, de r\u00e9aliser ces exp\u00e9riences ainsi que d\u2019autres avec des dispositifs opto-m\u00e9caniques. Gustavo Wiederhecker et le physicien Thiago Alegre, son coll\u00e8gue \u00e0 l\u2019Unicamp, veulent principalement savoir ce qui se passe quand les oscillateurs sont refroidis \u00e0 des temp\u00e9ratures proches du z\u00e9ro absolu (- 273,15 degr\u00e9s Celsius) et quand leur dynamique est r\u00e9gie par les lois bizarres de la m\u00e9canique quantique. \u00abQue signifie synchroniser des objets dans le monde quantique ?\u00bb, s\u2019interroge Gustavo Wiederhecker. \u00abC\u2019est un ph\u00e9nom\u00e8ne que nous commen\u00e7ons juste \u00e0 explorer\u00bb.<\/p>\n

Article Scientifique<\/em>
\nZHANG, M. et al<\/em>. Synchronization of micromechanical oscillators using light. Physical Review Letters<\/strong>. v. 109, p. 233.906-10. 5 dez. 2012.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"En syntonie avec la lumi\u00e8re","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1180],"tags":[],"coauthors":[103],"class_list":["post-127955","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sciences"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/127955","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=127955"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/127955\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=127955"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=127955"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=127955"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=127955"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}