Des scientifiques de l’Université d’Ottawa et de l’Université de Würzburg font une percée dans l’étude de la lumière

Par Bernard Rizk

Media Relations Officer, External Relations, University Of Ottawa

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In the new method, laser pulses of different power (green) are combined in such a way that single excitation (blue), double excitation (red) and triple excitation (yellow) can be distinguished, for example, in biological light-harvesting complexes (Image: Julian Lüttig, University of Würzburg).
Julian Lüttig, Université de Würzburg
Des physiciens, physiciennes et physicochimistes de l’Université de Würzburg et de l’Université d’Ottawa ont résolu un problème qui persistait depuis des décennies : distinguer une excitation lumineuse simple d’une excitation multiple.

« On utilise souvent la lumière laser pour analyser toutes sortes de matériaux dans un vaste ensemble de techniques qu’on regroupe sous le nom de spectroscopie, explique Jacob Krich, professeur de physique à l’Université d’Ottawa et coauteur de l’étude. Nous avons développé une nouvelle méthode spectroscopique facile à appliquer et permettant de comprendre ce qui se produit lorsqu’un matériau absorbe plus d’un photon. »

On examine l’interaction de la lumière laser avec différents matériaux pour étudier des systèmes biologiques, chimiques et solides. Souvent, les scientifiques s’intéressent au comportement des matériaux après une seule « excitation », soit après l’absorption d’un seul photon. Pour y arriver, ils réduisent la puissance du laser, ce qui a toutefois pour effet de compliquer la mesure des signaux et d’augmenter le bruit.

La méthode mise au point par l’équipe de recherche a de nombreuses applications. Elle pourrait être fort utile dans l’étude de systèmes à absorbeurs de lumière très rapprochés, comme ceux des matières organiques ou des antennes collectrices biologiques.
 

Professeurr Jacob Krich
FACULTÉ DES SCIENCES + ÉTUDE

« Nous avons développé une nouvelle méthode spectroscopique facile à appliquer et permettant de comprendre ce qui se produit lorsqu’un matériau absorbe plus d’un photon »

Professeur Jacob Krich

— Département de physique de l'Université d'Ottawa et co-auteur de l'étude

Jacob Krich et ses collègues sont d’avis que n’importe quel groupe de recherche sur la spectroscopie peut facilement adopter cette méthode. Il souligne d’ailleurs que l’équipe a découvert une structure cachée dans l’interaction bien connue entre la lumière et la matière.

Dans l’étude, la méthode d’absorption transitoire, avec des lasers de puissances différentes et une nouvelle formule, a servi à distinguer systématiquement les effets sur les échantillons d’une seule excitation de ceux de plusieurs excitations (jusqu’à six).

Les scientifiques prévoient élargir la méthode à l’analyse du transport d’énergie dans les nouvelles matières photovoltaïques, qui convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique.

L’étude « Separating single- from multi-particle dynamics in nonlinear spectroscopy » est publiée dans la revue Nature.