Un microlaser liquide qui s’accorde au vent
En quête d’un laser ultrasensible, une équipe de recherche japonaise a conçu et réalisé un laser entièrement liquide aux propriétés étonnantes. Utilisant un liquide ionique mélangé à un colorant, ils ont déposé des gouttelettes sur un substrat de quartz recouvert de nanoparticules de silice fluorée, très hydrophobes. Ces gouttelettes s’avèrent très robustes, notamment par rapport à l’évaporation, gardent leur forme sphérique et restent stables plus de 30 jours. Fonctionnant comme des oscillateurs laser, elles font varier la longueur d’onde du rayonnement lorsqu'une légère brise ou de l’humidité les déforme. Une première, selon les chercheurs, qui soulignent qu’une imprimante laser suffit à les produire en série. Elles pourraient être utilisées pour des capteurs de flux de gaz.
Yamagishi, H., et al. Pneumatically Tunable Droplet Microlaser. Laser Photonics Rev 2023, 2200874. doi.org/10.1002/lpor.202200874
Une zéolithe aux pores extra-larges pour capturer des polluants gazeux
Une équipe internationale de recherche a élaboré une zéolithe stable, annoncée comme la plus poreuse connue à ce jour. Cette zéolithe de silice pure appelée ZEO-3 est formée par la condensation topotactique d'une chaîne de silicate, c’est-à-dire en conservant la structure de la chaîne unidimensionnelle. La nouvelle structure tridimensionnelle ainsi bâtie possède une forte stabilité thermique, avec des pores de grande largeur (plus de 10 Angström) constitués de cycles de silicates de 14 à 16 chaînons. Cette nouvelle zéolithe peut être utilisée pour piéger et éliminer les composés organiques volatils d'un flux gazeux.
J.Li et al, a 3D extra-large-pore zeolite enabled by 1D-to-3D topotactic condensation of a chain silicate, Science, 2023, doi.org/10.1126/science.ade1771
Une photodiode à avalanche qui fait très peu de bruit
Une photodiode à avalanche a l’avantage d’être très sensible : quelques photons incidents suffisent à produire un effet d’avalanche de charges, ce qui signifie qu’un signal optique même très faible peut être détecté. Plus son rapport signal/bruit est élevé, plus elle est performante. Sur ce point, la photodiode à avalanche réalisée par des chercheurs de l’université de Sheffield se montre remarquable : un gain d’un facteur 20 induit un facteur de bruit excessif de 2,48 seulement, soit trois fois moins que celui des diodes commerciales à base d’InGaAs/InP. Dans le cas présent, c’est un alliage GaAsSb, pour la zone d’absorption, et un alliage AlGaAsSb, pour la zone de gain (avec un profil de dopage supprimant l’effet tunnel) qui permet d’obtenir un tel résultat. Prometteur pour les applications de télémétrie, en particulier les lidars.
Ye Cao et al., Extremely low excess noise avalanche photodiode with GaAsSb absorption region and AlGaAsSb avalanche region, Applied Physics Letters (2023). doi.org/10.1063/5.0139495
Un film de métal liquide rend imperméable un polymère élastique
Créer un matériau élastique et en même temps imperméable aux gaz et aux liquides, c’est le résultat obtenu par une équipe de recherche à partir de métal liquide. La nouvelle technique fait appel à un alliage eutectique de gallium et d'indium (EGaIn), dont la température de fusion est inférieure à celle de ses constituants. Les chercheurs ont créé un film fin d'EGaIn liquide à température ambiante qu’ils ont inséré dans un polymère élastique. La surface intérieure du polymère a été recouverte de billes de verre microscopiques pour empêcher le film liquide d'EGaIn de s’agglomérer. Le sac élastique revêtu de métal liquide ainsi créé s’est révélé imperméable, n’autorisant ni l'entrée ni la sortie de liquides et l’oxygène. Ce nouveau matériau dont les coûts devront être optimisés pourrait notamment protéger les batteries flexibles des gaz.
Q. Shen et al. Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems, Science, 2023, doi.org/10.1126/science.ade7341
Augmenter les lacunes pour renforcer les alliages aluminium-cuivre à nanograins
Vive les lacunes ! Ces défauts ponctuels de la matière consistant en l’absence d’atomes aux nœuds d’un réseau cristallin sont considérés comme responsables de la dégradation des alliages aluminium-cuivre à nanograins fabriqués par déformation plastique sévère. Elles facilitent en effet la diffusion d’atomes aboutissant à la décomposition de la solution solide par précipitation, et l’on cherche généralement à minimiser leur nombre. Une équipe de recherche sino-norvégienne a pris le contrepied de cette approche en augmentant la densité de lacunes de deux ordres de grandeur tout en ajoutant des atomes de scandium. Ces derniers forment alors, avec les atomes de cuivre et les lacunes, des structures beaucoup moins mobiles. Résultat : les alliages obtenus ne connaissent pas de précipitation jusqu’à 230°C et sont en outre plus résistants.
Wu, S., et al. Freezing solute atoms in nanograined aluminum alloys via high-density vacancies. Nat Commun 13, 3495 (2022). doi.org/10.1038/s41467-022-31222-6
