« 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.
« 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.