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📰 Simuler les étonnants effets visuels des surfaces nanostructurées

📰 Simuler les étonnants effets visuels des surfaces nanostructurées – Nouvelle mise à jour 2023

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En combinant simulations électromagnétiques à différentes échelles et techniques de synthèse d’images, des chercheurs ont mis au point un outil numérique afin de prédire de manière réaliste l’apparence visuelle d’objets macroscopiques nanostructurés.

surface nanostructuree
Kevin Vynck, adaptée de Vynck et al., Nat. Mater. 21, 1035–1041 (2022), de Springer Nature

La vision s’enrichit de nombreux effets parfois spectaculaires comme l’iridescence créée par les ailes de papillons, les plumages vivement colorés chez les oiseaux, ou la couleur (La couleur est la perception subjective qu’a l’œil d’une ou plusieurs fréquences d’ondes…) de certains fruits. Ces effets proviennent pour la plupart d’interférences créés par des nanostructures présentes en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d’un objet. Le terme a…). S’inspirant de la nature, une grande variété de “couleurs structurelles” ont ainsi été reproduites en gravant la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses…) à l’échelle nanométrique. Toutefois, la couleur n’est qu’un des nombreux attributs de l’apparence visuelle. Le brillant et la translucidité sont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou…) aussi essentiels pour notre perception qui dépend également de la forme des objets et de leur environnement (L’environnement est tout ce qui nous entoure. C’est l’ensemble des éléments naturels et…) lumineux. Autant d’aspects qui ont été négligés jusqu’à présent dans les nombreux travaux consacrés à l’apparence des matériaux (Un matériau est une matière d’origine naturelle ou artificielle que l’homme façonne pour en…) nanostructurés.

Dans cette étude publiée dans la revue Nature Materials, les auteurs ont développé un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d’augmenter son…) numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information…) mêlant simulation électromagnétique, modèle de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de…) multiple et synthèse d’images afin de prédire l’apparence visuelle d’objets macroscopiques nanostructurés en surface, ou métasurfaces, dans des environnements lumineux réalistes. Cet outil a permis de montrer que des métasurfaces désordonnées constituées de nanorésonateurs avaient des effets visuels impressionnants. Par exemple, des taches de couleurs semblent glisser sur l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans…) à mesure que l’observateur change son angle (En géométrie, la notion générale d’angle se décline en plusieurs concepts…) de vue (La vue est le sens qui permet d’observer et d’analyser l’environnement par la réception et…). Ce travail a été réalisé grâce à des collaborations entre différentes équipes du Laboratoire photonique, numérique et nanosciences (LP2N, CNRS/IOGS/Univ. de Bordeaux) et la plateforme Renatech.

Pour parvenir à un tel résultat, les chercheurs ont dû travailler à plusieurs échelles. A l’échelle nanoscopique afin de simuler le comportement des rayons lumineux vis-à-vis des nanostructures. A l’échelle intermédiaire, mésoscopique, pour reproduire les interactions existantes entre les nanostructures. Et enfin à l’échelle macroscopique ce qui a permis de générer des images simulant les effets visuels ainsi obtenus. Le tour de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un…) de cette étude a consisté à lier ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection…) les résultats obtenus à chaque niveau.

Ces travaux pourraient contribuer à la mise au point (Graphie) de verres intelligents (écrans transparents…), à la lutte contre la contrefaçon de documents ou cartes bancaires, ou encore à la fabrication de revêtements d’objets de luxe.

Crédit: Kevin Vynck, publié dans Vynck et al., Nat. Mater. 21, 1035-1041 (2022) de Springer Nature

Contacts:
– Philippe Lalanne – Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue…) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand…), Laboratoire photonique, numérique et nanosciences – philippe.lalanne@institutoptique.fr
Communication (La communication concerne aussi bien l’homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,…) INP – inp.com@cnrs.fr

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