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Metalens : les nanotechnologies au service de la photographie

Des chercheurs de l’université de Harvard ont réalisé une percée dans le domaine des « Metalenses », ces éléments issus de la nanotechnologie qui pourraient remplacer un jour les lentilles en verre de nos appareils photo.

Les objectifs utilisés en photographie professionnelle sont souvent lourds et coûteux, pour une qualité d’image sans compromis. Les smartphones ont, quant à eux, réussi à obtenir une qualité d’image impressionnante avec des blocs optiques minuscules. Mais les limites de l’optique restent les mêmes : celles du verre. Et bien sûr, un autre inconvénient du verre est sa fragilité. Ces limites pourraient en partie disparaître avec les “Metalenses”, une solution développée grâce aux progrès des nanosciences, et qui ouvre des possibilités de miniaturisation inédites.

100 000 fois plus fin que le verre

Cela fait déjà quelque temps que l’on entend parler des Metalenses, ces lentilles recouvertes de nanomatériaux dont la fonction est de capter la lumière et de la concentrer, comme le font celles des objectifs de nos appareils photo.

Grâce aux nanotechnologies, ces Metalenses sont 100 000 fois plus fines que leurs équivalents en verre. En les incorporant dans différents types d’appareils d’imagerie, dont les appareils photo, on pourrait donc réussir à obtenir des miniaturisations considérables.

Mais ces lentilles avaient jusqu’ici une limite majeure : elles ne permettaient pas de capturer toute la gamme de couleurs existante.

Des progrès importants grâce à l’université de Harvard

Les Metalenses, bien que prometteuses, devaient d’abord réussir à concentrer toute cette gamme. À Harvard, des chercheurs de l’université ont réalisé l’exploit : créer une Metalens capable de capter tout le spectre lumineux, dont la lumière blanche, et de concentrer le tout en un seul point en haute résolution.

Cette nouvelle Metalens utilise une organisation de nanomatériaux en dioxyde de titane pour concentrer les ondes de lumière et éliminer les aberrations chromatiques. La difficulté était importante car chaque couleur a une longueur d’onde spécifique qui se déplace à une vitesse différente à travers les matériaux. Or il faut que toute la gamme de couleurs soit concentrée en même temps au même endroit. C’est ce qu’ont réussi à faire ces chercheurs.

Des applications commerciales rapidement

L’équipe qui a réussi à solutionner ces problèmes travaille désormais à augmenter la taille de sa Metalens pour qu’elle atteigne à peu près 1 cm de diamètre. Les applications pratiques pourraient alors être nombreuses, et on pense bien sûr d’abord aux smartphones. Mais d’autres dispositifs, comme les casques de réalité virtuelle, pourraient aussi en bénéficier directement selon les chercheurs.

En plus de sa finesse extrême, une Metalens de ce type est également facile à fabriquer et peu coûteuse. Ces recherches ne resteront d’ailleurs pas limitées aux laboratoires pendant très longtemps. L’université de Harvard a déjà créé un partenariat avec une start-up pour le développement commercial d’applications concrètes.

Après la révolution du numérique et du smartphone, l’intelligence artificielle et les nanotechnologies se préparent, elles aussi, à transformer en profondeur le paysage de la photographie.

Source : SEAS Harvard 

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