Ces qubits de spin fonctionnent à température ambiante
Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences ont réussi à « fabriquer » chimiquement et à contrôler à température ambiante des qubits de spin, qui n’opèrent habituellement qu’à très basse température. Ce sont des spins de trou, confinés dans des boîtes quantiques à base de pérovskite, lesquelles sont cristallisées à partir d’une solution. A des fins d’initialisation et de manipulation des qubits, ces spins de trou sont polarisés grâce à une excitation laser femtoseconde, avant qu’une précession de Larmor (associé au moment magnétique des électrons) ne soit induite grâce à un champ magnétique transversal, le tout permettant de coder de l’information. Une nouvelle piste pour industrialiser à bas coût des qubits de spin.
Xuyang Lin et al, Room-temperature coherent optical manipulation of hole spins in solution-grown perovskite quantum dots, Nature Nanotechnology (2022). doi.org/10.1038/s41565-022-01279-x
Un plastique biodégradable aussi résistant que le polyéthylène
Des chercheurs de l’université de Konstanz en Allemagne ont synthétisé un polyester biodégradable possédant une structure cristalline à l’état solide et des propriétés mécaniques similaires à celles du polyéthylène haute densité (PEHD). Leur matériau a été obtenu à partir d’un ester méthylique en C18 diméthyle et d’éthylène glycol, deux composés disponibles commercialement et pouvant être sourcés à partir de matières premières renouvelables. Malgré sa cristallinité, son point de fusion élevé (96°C) et sa nature hydrophobe, ce polyester s’hydrolyse complètement par dégradation enzymatique, et sa minéralisation atteint plus de 95% en deux mois dans des conditions contrôlées de compostage. Et lors d'expériences préliminaires de recyclage chimique, le monomère C18 et l'éthylène glycol ont pu être récupérés.
M. Eck et al, Biodegradable High-Density Polyethylene-like Material, Angewandte Chemie International Edition (2022). doi.org/10.1002/anie.202213438
Des sources de photons unitaires intégrées pour des circuits photoniques à très faible perte
Le calcul quantique par l’intermédiaire de circuits photoniques n’atteint pas son plein potentiel à cause des pertes des photons s’y propageant. Des chercheurs de l’université du Maryland et du MIT, entre autres, ont annoncé une avancée importante dans ce domaine en procédant à l’assemblage microscopique de deux éléments séparés : un circuit à très faible perte intégrant des guides d’onde de nitrure de silicium, produit selon un procédé CMOS standard, et des sources de photons unitaires - des boîtes quantiques à base d’arséniure d’indium -, insérées dans le circuit à l’aide de micro-manipulateurs. Les pertes se réduisent à moins d’un décibel par mètre à une longueur d’onde de 930 nm. Par ailleurs, le phénomène de fluorescence de résonance qui se manifeste à fort régime est intéressant pour le contrôle cohérent des émetteurs de photons.
A. Chanana et al, Ultra-low loss quantum photonic circuits integrated with single quantum emitters, Nature Communications (2022). doi.org/10.1038/s41467-022-35332-z
Produire de l’hydrogène à partir de l’air ambiant en phase gazeuse
Inspirés par la photosynthèse à l’œuvre chez les végétaux, des ingénieurs de l’EPFL ont développé une électrode capable de produire de l’hydrogène en phase gazeuse à partir de l’eau présente dans l’air et des rayons solaires. Leur dispositif a été fabriqué à partir de fibres de quartz mélangées, filtrées puis compressées pour obtenir un wafer. Ce dernier a été chauffé à 1350°C pour faire fondre les fibres et les connecter entre elles. Le substrat obtenu affiche une porosité de 90%. Les scientifiques ont ensuite déposé à la surface du support un film transparent conducteur d’oxyde d’étain dopé au fluor. A la fois transparente, poreuse et conductrice, l’électrode obtenue permet de maximiser le contact avec les molécules d’eau présentes dans l’air tout en laissant passer les photons de la lumière pour convertir l’eau en hydrogène en phase gazeuse. Les ingénieurs de l’EPFL se penchent désormais sur l’optimisation du système car à l’heure actuelle, il affiche une efficacité de conversion de seulement 12% contre 19% pour les cellules électrochimiques en phase liquide.
M. Caretti et al, Transparent Porous Conductive Substrates for Gas-Phase Photoelectrochemical Hydrogen Production, Advanced materials (2022). doi.org/10.1002/adma.202208740
Un capteur ultrasensible capable de supporter de grosses déformations
Des chercheurs de l’université d’Etat de Caroline du Nord ont développé un capteur de déformation souple combinant une haute sensibilité, une grande plage de détection et une grande robustesse. Leur système est composé d’un réseau de fils d’argent intégré dans un élastomère. Cette matrice polymère est structurée avec un motif de coupures mécaniques parallèles, périodiques et uniforme alternant une coupure à gauche, suivie d'une coupure à droite. Cette structure « en zigzag » permet des mesures sur une grande gamme de détection sans sacrifier la sensibilité. Sous la contrainte, le matériau peut « s’ouvrir » au niveau des coupes, et donc supporter une plus grande déformation avant d’atteindre son point de rupture. Et ce design modifie également le flux de courant qui passe d'une circulation uniforme à travers le capteur à une circulation le long du chemin conducteur défini par les coupures. Pour démontrer la sensibilité de leur capteur, les scientifiques l’ont intégré dans des dispositifs portables de mesure de la pression sanguine et de surveillance des mouvements du dos, et dans un système de contrôle tactile tridimensionnel pour jeux vidéo.
S. Wu et al, Highly sensitive, stretchable, and robust strain sensor based on crack propagation and opening, ACS Applied Materials & Interfaces (2022). doi.org/10.1021/acsami.2c16741
