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Cette spirale en or mesure un centième de millimètre de large. Les chercheurs qui l’ont créée ont découvert ses propriétés optiques uniques en l’exposant à des rayons laser. Compatibles avec le papier, le verre et le plastique, elles pourraient servir à sécuriser les documents d’identité, les cartes bancaires ou encore des produits chimiques. © Haglund Lab / Vanderbilt university
De simples spirales pourraient bien compliquer la vie des faussaires. C'est ce qu'affirme une équipe de scientifiques de l'université Vanderbilt aux États-Unis, après avoir fabriqué des spirales microscopiques aux propriétés optiques spécifiques lorsqu'elles sont exposées à une lumièrelumière laserlaser. Cette technologie pourrait rendre infalsifiables des documents officiels tels que les cartes d'identité, mais pas seulement...
Pour réaliser ces nanospirales, les chercheurs ont utilisé la lithographie électronique à balayage. Cette technique de gravuregravure nanométrique permet de créer des motifs en creux sur une surface. Résultat, ces nanospirales sont plus petites que la longueur d'ondelongueur d'onde de la lumière visible et mesurent à peine un centième de millimètre de large. Elles ont aussi la particularité d'être pleines et constituées d'un seul bloc contrairement aux nanospirales déjà étudiées, formées de nanoparticules d'encre.
Une simulation informatique de l’effet de seconde harmonique que produit une nanospirale lorsqu’elle est exposée à une lumière infrarouge. © Haglund Lab, Vanderbilt university
Une lumière bleue révélée par le laser
C'est en les testant avec des lasers à haute fréquence que les chercheurs ont découvert les propriétés optiques spécifiques de leurs spirales. Un effet appelé génération de seconde harmonique entraîne l'émissionémission d'une lumière bleuelumière bleue. Certains cristaux peuvent produire un tel effet également connu sous le nom de doublage de fréquence, le plus efficace d'entre eux étant le bêtabêta-borate de baryumbaryum, un cristal synthétique. Mais les nanospirales de l'université Vanderbilt génèrent quatre fois plus de lumière bleue par unité de volumevolume.
Les chercheurs ont aussi constaté que les nanospirales réagissent de manière unique lorsqu'elles sont exposées à une source de lumière laser polarisée. Dans ce cas, la quantité de lumière bleue générée varie selon que la lumière polarisée circulaire tourne dans le sens horaire ou anti-horaire. « La combinaison des caractéristiques uniques du doublage de fréquence et la réponse à la lumière polarisée confère aux nanospirales une signature spécifique et personnalisable qui serait extrêmement difficile à contrefaire », estiment les chercheurs qui ont publié leur travaux dans la revue Journal of Nanophotonics.
Ces premières nanospirales sont à base d'or, mais elles pourraient être fabriquées à partir d'argentargent ou de platineplatine indiquent les spécialistes, qui précisent que la faible quantité de métalmétal nécessaire autoriserait une fabrication à bas coût. Qui plus est, elles peuvent être déposées sur divers substratssubstrats, notamment du plastiqueplastique, du papier et du verre. Invisibles à l'œilœil nu, elles pourraient permettre de sécuriser des documents officiels tels que des pièces d'identité, des cartes bancaires ou des billets de banque dont l'authenticité pourrait être vérifiée avec un appareil similaire à un lecteur de codes à barrescodes à barres. Par ailleurs, cette même technologie pourrait être employée pour tracer des produits chimiques, des médicaments ou des explosifs.
