La conception et l'étude de molécules capables d'émettre de la lumière circulairement polarisée (CPL) représentent un domaine de recherche crucial pour le développement de nouvelles technologies. Le champ des applications s'étend en effet de la sécurisation des communications optiques au développement d'écrans plus économes en énergie, en passant par des systèmes holographiques. Afin d'améliorer notre compréhension de la relation entre la structure et les propriétés de ces matériaux, il faut mesurer l'évolution de la polarisation de la lumière au cours du temps. Or, jusqu'à maintenant, les méthodes d'analyse (ou spectromètres) disponibles imposaient de choisir entre vitesse, sensibilité et gamme de couleurs analysable.
DE L'EPFL…
Récemment, l'équipe du Pr Feldmann à l'EPFL a mis au point un dispositif de spectroscopie combinant ces trois caractéristiques. L'approche permet de capturer l'ensemble des états de polarisation (vecteur de Stokes) sur une large fenêtre spectrale (400-900 nanomètres) et à des intervalles de temps allant de quelques nanosecondes à plusieurs millisecondes, avec une grande sensibilité.
Représentation du vecteur de Stokes © Marcel Mattes /EPFL
…AU SCBM
Afin de tester les performances et les limitations potentielles de leur nouveau dispositif, les chercheurs de l'EPFL ont fait appel à l'équipe de Grégory Pieters (SCBM) qui avait réalisé des travaux pionniers dans la conception et la caractérisation, par des méthodes spectroscopiques chirales classiques, de molécules purement organiques émettrices à la fois de lumière circulairement polarisée et de fluorescence retardée (voir actu Joliot). Ainsi, les matériaux organiques chiraux synthétisés par l'équipe du SBCM ont servi de systèmes moléculaires modèles pour évaluer les performances de la nouvelle approche analytique développée à l'EPFL. D'une manière générale, les mesures réalisées ont révélé une dynamique inédite dans ces systèmes moléculaires complexes où l'émission de CPL se produit à des échelles de temps rapides (ns) et/ou lentes (µs à ms).
Cette étude ouvre la voie vers l'amélioration des performances des matériaux émetteurs de lumière polarisée et contribuera au développement de systèmes optiques haute performance de nouvelle génération en révélant leur dynamique sous-jacente avec un niveau de détail sans précédent.
Voir également l'actualité de l'EPFL :
https://actu.epfl.ch/news/une-nouvelle-technique-capture-chaque-torsion-de-l/
Contact Joliot : Grégory Pieters (gregory.pieters@cea.fr)
La luminescence à polarisation circulaire (CPL) est un type particulier d'émission lumineuse produite notamment par des matériaux moléculaires chiraux, où les ondes lumineuses se déplacent en spirale à gauche ou à droite.