Des polaritons pour explorer le monde quantique
Le terrain de recherche de Jacqueline Bloch tient dans des microcavités : de minuscules dispositifs formés de couches de semi-conducteurs entre deux miroirs. La lumière y rebondit et peut transférer de l’énergie aux électrons du matériau. Cette interaction crée une excitation appelée « exciton ». Lorsque lumière et excitation de matière sont fortement couplées, elles forment ensemble un polariton, qui emprunte des propriétés aux deux.
Cette combinaison est particulièrement utile aux chercheurs. La composante lumineuse permet de détecter les polaritons grâce à la lumière qui s’échappe des miroirs. Leur composante matérielle leur permet, elle, d’interagir entre eux, contrairement aux photons qui interagissent très peu dans ces conditions. En ajustant la lumière injectée et la forme des microcavités, l’équipe peut étudier des comportements collectifs, comme l’écoulement d’un fluide ou la formation de tourbillons. (lejournal.cnrs.fr)
Des « maquettes » pour étudier matériaux et phénomènes
Au C2N, unité du CNRS et de l’Université Paris-Saclay, les dispositifs sont aussi façonnés pour guider le mouvement des polaritons. En créant des structures en nid-d’abeilles, l’équipe a notamment pu reproduire certaines propriétés du graphène, un matériau connu pour ses caractéristiques de conduction. Ces architectures artificielles offrent aux physiciens un moyen de tester des modèles et d’explorer des structures qui n’existent pas nécessairement dans la nature. (lejournal.cnrs.fr)
Autre exemple : les chercheurs ont créé un écoulement de polaritons dans lequel une frontière reproduit mathématiquement certains traits de l’horizon d’un trou noir. Il s’agit d’une simulation en laboratoire, et non de la création d’un trou noir. Elle vise notamment à étudier des phénomènes associés à cette frontière. Le rayonnement de Hawking, prédit en théorie, n’a toutefois pas encore été observé dans cette expérience, précise le portrait du CNRS. (lejournal.cnrs.fr)
Une carrière de recherche collective
Formée à l’École supérieure de physique et de chimie industrielles (ESPCI), Jacqueline Bloch rejoint le CNRS en 1994 après une thèse consacrée aux électrons dans des nanostructures. Son parcours illustre le rôle des collaborations dans la recherche expérimentale : la fabrication de microcavités de qualité, les compétences des ingénieurs, les travaux des doctorants et les échanges entre équipes contribuent aux avancées scientifiques qu’elle mène avec ses collègues.
La physicienne s’investit également dans l’enseignement et le mentorat de doctorantes, en partenariat avec l’association Femmes & Sciences. Son travail offre ainsi un exemple concret de la diversité des activités d’une chercheuse : conduire des expériences, travailler en équipe, transmettre des savoirs et accompagner de jeunes scientifiques. (lejournal.cnrs.fr)
Des applications possibles, mais encore de la recherche fondamentale
Les travaux sur les polaritons nourrissent l’espoir de traiter ou de transmettre de l’information à l’aide de la lumière, avec de possibles gains énergétiques pour certaines technologies numériques. Mais ces perspectives ne signifient pas qu’une application soit déjà disponible. Jacqueline Bloch insiste d’abord sur l’intérêt de la recherche fondamentale : comprendre les phénomènes quantiques et ouvrir de nouvelles pistes d’étude. (lejournal.cnrs.fr)
Source : CNRS Le journal
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