La revue Nature a publié les résultats d'une recherche de rupture sur les métamatériaux optiques, fruit d'une collaboration entre l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences et l'Université nationale de Singapour. L'équipe a réalisé pour la première fois la préparation contrôlable à grande échelle et l'intégration précise de métamatériaux optiques multi-échelles, grâce à un équipement de fabrication d'impression additive nano par procédé bobine-à-bobine développé en interne, offrant ainsi une solution viable pour la production de masse de puces à métamatériaux optiques.
Les puces à métamatériaux optiques, en tant que composants essentiels dans les domaines des télécommunications et de la biodétection, voient leurs performances dépendre fortement de la capacité à contrôler avec précision les signaux lumineux. Cependant, les techniques de fabrication traditionnelles, limitées par des structures à échelle unique et un usinage de précision coûteux, peinent à répondre au double besoin d'intégration multi-échelle et de production de masse à faible coût. Le chercheur Song Yanlin de l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences a souligné : « Les méthodes traditionnelles ne permettent pas de concilier complexité structurelle et efficacité de production, et notre technologie a permis de surmonter ce goulot d'étranglement. »
En collaboration avec l'Université nationale de Singapour, l'équipe de recherche a créé une structure hémisphérique à l'échelle micrométrique, constituée d'un réseau nanocristallin périodique. Cette structure permet de contrôler avec précision le comportement de transmission optique multi-échelle, ouvrant une nouvelle voie pour l'optimisation des performances optiques des puces. Le docteur Chen Jianfeng de l'Université nationale de Singapour a déclaré : « Cette structure élémentaire agit comme un filtre optique de précision, capable de réaliser un contrôle de la lumière sur l'ensemble du spectre grâce à une combinaison de micro et nanostructures. » Concernant la technologie d'impression, l'équipe utilise une encre polymère en dispersion aqueuse développée en interne, qui forme des cristaux photoniques par auto-assemblage par évaporation, contrôlant avec précision la transmission de la lumière à des fréquences spécifiques pour produire la couleur souhaitée, répondant ainsi aux exigences de haute précision des puces pour les matériaux optiques.
Actuellement, cette technologie permet de personnaliser les propriétés optiques des pixels unitaires du métamatériau par impression à la demande, avec une efficacité de production de masse plusieurs fois supérieure à celle des méthodes traditionnelles. Song Yanlin a révélé que l'équipe développe, autour de cette technologie, une nouvelle génération de puces de détection optique à haute sensibilité. À l'avenir, elle démontrera son potentiel applicatif dans des domaines tels que l'information photonique, l'imagerie anti-contrefaçon, la détection médicale de précision et l'énergie photonique verte, accélérant ainsi le processus de mise en application pratique des puces à métamatériaux optiques.