Des chercheurs ont découvert la propriété unique d'un matériau quantique. Ce dernier dissocie la chaleur et le rayonnement : la lumière ne change que très peu en fonction de la température.

Tout objet physique ayant une température supérieure au zéro absolu émet un rayonnement thermique. L’objet émet une lumière dont le niveau change en fonction de sa chaleur. Les caméras infrarouges sont conçues pour détecter ces rayonnements. Dans un article publié le 17 décembre 2019 dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), des chercheurs présentent un matériau quantique qui peut tromper le fonctionnement des caméras infrarouges.

Il existe déjà quelques possibilités physiques pour cacher le rayonnement thermique d’un objet. En 2018, des scientifiques avaient créé de toute pièce un matériau capable de faire passer un objet chaud pour un objet froid, et inversement. L’astuce consistait en une pile de nylon, d’or et de polyéthylène trempée dans un liquide composé de molécules chargées, le tout enrobé dans de multiples couches de graphène. Mais loin de cette structure complexe, le matériau décrit en décembre 2019 dans PNAS  est capable, dans sa nature même, de cacher sa température.

Ce matériau dissocie son rayonnement thermique de la chaleur, contrairement aux autres matériaux comme, ici, le saphir. // Source : Purdue University

Une propriété unique

Le matériau quantique en question est l’oxyde de nickel contenu dans le samarium (samarium nickel oxide). Sa capacité physique est unique : il dissocie sa température de son rayonnement thermique. Cela signifie que peu importe à quel point vous le chauffez, le rayonnement émis ne changera pas. C’est de cette façon qu’il se « cache » d’une caméra infrarouge. Selon les chercheurs, cette propriété ne viole pas en soi notre connaissance des lois de la physique, mais « mais suggère que ces lois pourraient être plus flexibles que ce que l’on pense ».

L’ingénieur des matériaux Shriram Ramanathan s’intéresse depuis une dizaine d’années à cet oxyde de nickel et à ses propriétés étranges. Pour en approfondir les particularités thermiques, l’expérience consistait à chauffer sur des films ce matériau de 100 à 140 degrés, en faisant de même avec d’autres échantillons différents : du saphir, de la silice fondue et des nanotubes de carbone. Comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessous, pour ces trois derniers matériaux, la signature thermique augmentait bel et bien à mesure qu’ils chauffaient, là où l’oxyde de nickel de samarium (ZDTE) n’émettait pas de rayonnement significativement différent.

Comparaison des rayonnements thermiques en fonction de la chaleur des matériaux. // Source : Purdue University

Par l’observation, les chercheurs ont alors découvert que la lumière émise ne change quasiment pas à mesure que la chaleur augmente. « C’est la première fois qu’un rayonnement thermique indépendant de la température est démontré, et cela a des implications importantes pour le camouflage infrarouge, la vie privée et le transfert de chaleur », indique Shriram Ramanathan dans le communiqué de l’université. Le chercheur précise que si un tel matériau peut permettre de se cacher d’une caméra infrarouge, il peut aussi être utile pour développer de nouveaux systèmes optiques qui pourraient améliorer ces caméras. En tout cas, il estime que l’exploitation de ces propriétés uniques peuvent apporter des possibilités nombreuses d’usage.

Les technologies destinées à développer l’invisibilité sont une quête scientifique de longue date mais ont toujours eu du mal à réellement décoller. En octobre dernier, l’entreprise Hyperstealth s’était plus ou moins distinguée en dévoilant Quantum Stealth, un matériau de sa conception agissant comme une sorte de cape d’invisibilité. L’idée s’appuie sur l’imagerie lenticulaire, en jouant avec la lumière, en la déformant, pour faire disparaître l’objet du champ de vision.

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