Combler le gap térahertz grâce à la photonique et au niobate de lithium
L’expression « gap térahertz » désigne le fait qu’il est impossible de générer ou de détecter directement des ondes de 100 GHz à 10 THz (situées entre les hyperfréquences et l’infrarouge), intéressantes pour les télécoms et le contrôle non destructif par imagerie 2D/3D. Ce « trou » vient peut-être d’être comblé par une équipe de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich et de l’université d’Harvard. Leur solution réside dans un circuit photonique sur silicium intégrant un guide d’onde gravé à partir de couches minces de niobate de lithium. Un laser à impulsion femtoseconde et une polarisation non-linéaire, obtenue par rectification optique, produisent en sortie une onde térahertz dont l’amplitude, la phase et la fréquence peuvent être personnalisées. Les chercheurs proposent une boîte à outils pour générer une onde de 680 GHz.
Alexa Herter et al., Terahertz waveform synthesis in integrated thin-film lithium niobate platform, Nature Communications (2023). doi.org/10.1038/s41467-022-35517-6
Des cellules solaires pérovskite plus résistantes grâce à un polymère fluoré
Des chercheurs ont amélioré la stabilité des cellules solaires en pérovskite, qui pourraient constituer une nouvelle génération de matériau efficace et peu couteux pour le photovoltaïque mais qui restent sensibles aux variations de température. Ils ont pour cela fabriqué des films cristallins de pérovskite de haute qualité par ajout d’un polymère fluoré, le β-poly(1,1-difluoroéthylène) à la solution précurseur de pérovskite. Grâce à sa structure dipolaire ordonnée, ce composé a permis de contrôler la cristallisation du film et de stabiliser la phase noire de pérovskite. Des rendements énergétiques de 24,6% et de 23 % ont été obtenus sur des cellules de 18 mm2 et 1 cm2 qui ont conservé respectivement 96% et 88% de leur efficacité après 3000 heures de test à 25°C et 75°C et des cycles thermiques alternant entre -60° et 80°C.
G.li et al, Highly efficient p-i-n perovskite solar cells that endure temperature variations, Science, 2023, doi.org/10.1126/science.add7331
De l’imagerie précise et temps réel en utilisant des tâches de diffusion
Réaliser une image nette et précise à travers un médium diffusif – un nuage par exemple, pour l’observation de la Terre depuis l’espace – représente un défi, surmonté grâce à de lourdes techniques de reconstruction d’image ou à la connaissance préliminaire des caractéristiques physiques du médium. Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences et de l’université du roi Abdallah ont emprunté une voie originale : exploiter les images des tâches de diffusion, jugées habituellement parasitaires. En analysant le comportement physique de ces tâches, ils ont défini un modèle qui permet d’obtenir une image de qualité supérieure et en temps réel d’un objet fixe ou en mouvement, derrière un medium diffusant aux caractéristiques aléatoires. Le tout sans équipement complexe ou post-traitement.
Jietao Liu et al., Directly and instantly seeing through random diffusers by self-imaging in scattering speckles, Photonix (2023). doi.org/10.1186/s43074-022-00080-2
Un nouveau catalyseur hybride favorise l’électrolyse du dioxyde de carbone en éthylène
L’électrolyse du dioxyde de carbone pour produire de l’éthylène, composant clé des matières plastiques, est une alternative déjà connue et étudiée au vapocraquage d’hydrocarbures. Des chercheurs ont mis au point un nouvelle méthode catalytique pour améliorer l’efficacité de cette réaction de réduction. Elle repose sur le couplage de deux catalyseurs, du nickel monoatomique intégré à du carbone mésoporeux ordonné et des nanofils de cuivre. Cette hybridation catalytique améliore d’un facteur 5 la sélectivité de la réaction de conversion du CO2 en éthylène, à comparer à l’utilisation des nanofils de cuivre seuls. Un résultat d’autant plus intéressant qu’il donne des pistes pour transformer le CO2 industriel après sa capture.
Z.Yin et al, Hybrid Catalyst Coupling Single-Atom Ni and Nanoscale Cu for Efficient CO2 Electroreduction to Ethylene, Journal of the American Chemical Society (2022), doi.org/10.1021/jacs.2c09773
Des minirobots solides capables de fondre grâce aux champs magnétiques
En s’inspirant des propriétés des concombres de mer qui passent d’un état rigide à souple lorsque la température augmente, des chercheurs ont conçu des robots miniatures capables de fondre sous l’action d’un champ magnétique alternatif et de se resolidifier à température ambiante. Le secret ? Ils sont formés d’une matière magnéto-active à transition de phase (MPTM) : des microparticules ferromagnétiques de néodyme, de fer et de bore dans une matrice de métal liquide à faible point de fusion, ici en gallium. De quoi leur permettre d’allier vélocité, résistance mécanique et capacité de charge dans leur phase solide. et Dans une expérience filmée, un minirobot en forme de figurine lego a été enfermé dans une boîte derrière des barreaux. Il réussit à passer au travers après avoir été liquéfié par application d’un champ magnétique. Pour reprendre sa forme initiale, il doit être replacé dans un moule avant de refroidir. D'autres mini robots de ce type ont été réalisés par les chercheurs, notamment pour souder des composants électroniques ou encapsuler une tumeur.
Q.Wang et al, Magnetoactive liquid-solid phase transitional matter , Matter, 2023 doi.org/10.1016/j.matt.2022.12.003
