Aussi abstraits que ces questionnements puissent paraître, la nanophotonique est toutefois essentielle à la compréhension et à la manipulation des interactions photoniques qui rendent possibles les progrès dans divers domaines, du diagnostic des cancers à l’informatique quantique.
La nanophotonique est une branche de la physique qui explore les interactions entre la lumière et la matière, à l’échelle nanométrique. Les oxydes conducteurs comme l’oxyde d’étain et d’indium (ITO) suscitent un intérêt grandissant en raison de leurs propriétés optiques qui varient grandement en fonction de la température et qui les rendent sensibles à l’excitation laser. En plaçant un mince film d’ITO à proximité de nanoparticules, la fréquence de résonance de ces nanoparticules peut être modulée simplement en chauffant l’ITO à l’aide d’impulsions laser ultracourtes.
Dans le cadre d’un partenariat universitaire, la professeure Lora Ramunno et le professeur Israel De Leon de l’Institut technologique de Monterrey (Mexique) tentent de modéliser des métamatières modulables ou « actives », soit des matières artificielles ayant des propriétés optiques qui ne se trouvent pas à l’état naturel, à l’aide de l’excitation laser. Le duo de physiciens combine connaissances théoriques et expériences en laboratoire pour modéliser la réaction de l’ITO. Leur travail, qui nécessite des simulations multiphysiques tenant compte à la fois des processus électromagnétiques et thermiques qui se produisent dans l’ITO, vise à utiliser leurs capacités de conception computationnelles. Ils espèrent ainsi créer des métasurfaces optiques non linéaires et modulables pouvant servir, entre autres, dans les appareils de communication optique, les outils de calcul et les plans.
Cette collaboration permet à la professeure Ramunno et à son équipe de monter des simulations multiphysiques, mais aussi de tisser des relations utiles dans le domaine de la recherche expérimentale. Ses collaborateurs, quant à eux, acquièrent des connaissances précieuses grâce aux calculs réalisés par la prof. Ramunno et l’accès de son groupe à des superordinateurs à la fine pointe capables de simuler des systèmes électromagnétiques complexes avec un degré de précision très élevé. Cette collaboration est soutenue par le Centre de recherche en photonique (laboratoire NanoFab) de l’Université d’Ottawa, où le groupe du professeur Robert Boyd fabriquera les appareils nanophotoniques à base d’ITO nécessaires à leurs recherches. La professeure Ramunno affirme que « ce projet a le potentiel de propulser l’Université d’Ottawa encore plus loin à l’avant-scène de la recherche en nanophotonique, plus particulièrement dans le domaine des métasurfaces actives ». La prof. Ramunno est ravie de travailler avec le prof. De Leon, un chercheur chevronné qui partage sa passion pour la nanophotonique et son enthousiasme pour les applications concrètes pouvant découler de leur partenariat. Fait intéressant : le professeur De Leon est lui-même diplômé de l’Université d’Ottawa. Il a fait son doctorat avec le professeur Pierre Berini, et ses études postdoctorales avec le professeur Robert Boyd. Cette collaboration internationale témoigne autant de la force des liens durables qui peuvent s’établir entre les membres de la communauté étudiante et du corps professoral que de l’importance d’entretenir des relations solides entre universités.
