Comment les oscillations mécaniques interagissent-elles avec leurs homologues électromagnétiques ? Pour répondre à cette question, il faut des capteurs microscopiques afin d'exploiter les interactions subtiles de différents types d'oscillations.
C'est ce à quoi se consacre le professeur Silvan Schmid de l'Université technique de Vienne (Autriche) depuis de nombreuses années, avec son équipe de l’Institut des systèmes de capteurs et d'actionneurs (Faculté de génie électrique et de technologie de l'information).

Nanomécanique

« Les détecteurs infrarouges sont indispensables dans de nombreux domaines », indique Silvan Schmid. « Vous les trouvez dans l’analyse chimique, l’analyse environnementale, le contrôle qualité dans l’industrie pharmaceutique ou même dans la recherche fondamentale en astronomie ». Il est cependant difficile de fabriquer des capteurs ultrasensibles capables de réagir aux ondes infrarouges. Le fonctionnement des photodiodes ordinaires, notamment celles des appareils photonumériques, n'est pas satisfaisant dans le domaine infrarouge.

D’où l'idée de l'Université technique de Vienne d’adopter un concept complètement différent : la nanomécanique. Une fine membrane de quelques nanomètres d'épaisseur seulement est recouverte d'une mince couche capable de bien absorber le rayonnement infrarouge. Lorsque la lumière infrarouge atteint cette membrane, celle-ci, en s'échauffant, modifie sa fréquence d'oscillation, tout comme le son d'un tambour se modifie légèrement lorsque sa membrane est chauffée.

« En enregistrant électroniquement ce comportement vibratoire mécanique, nous pouvons déterminer si la membrane a été éclairée par un rayonnement infrarouge – et ce, avec une sensibilité sans précédent », précise Silvan Schmid. De plus, les détecteurs antérieurs devaient être portés à des températures très basses alors que ce nouveau capteur pourrait être utilisé à température ambiante, sans aucun refroidissement.

Les premiers tests décisifs ont été couronnés de succès. « Nous savons que le concept fonctionne », explique Silvan Schmid. « Il s'agit maintenant de développer un prototype fonctionnel, commercialement exploitable ».

Source : Université technique de Vienne / Florian Aigner