Laser femtoseconde transforme le verre en un capteur d’énergie lumineuse « transparent »

Patrick Lesggie

Transformer le verre tellurite en capteur d’énergie « transparent » en gravant des motifs semi-conducteurs à l’aide de la lumière laser femtoseconde. Crédit : EPFL / Lisa Ackermann

Les chercheurs ont découvert qu’en exposant du verre tellurite à la lumière laser femtoseconde, des nanocristaux semi-conducteurs se forment, ouvrant la possibilité de transformer le verre en surfaces génératrices d’électricité en utilisant uniquement la lumière.

Que se passe-t-il lorsque vous exposez du verre tellurite à la lumière laser femtoseconde ? C’est la question à laquelle Gözden Torun du laboratoire Galatea, en collaboration avec des scientifiques de Tokyo Tech, a cherché à répondre dans le cadre de sa thèse lorsqu’elle a découvert que cela pourrait un jour transformer les fenêtres en dispositifs de collecte de lumière et de détection monocouche. Les résultats sont publiés dans PR Applied.

En s’intéressant à la réorganisation des atomes dans le verre tellurite lorsqu’il est exposé à de rapides impulsions de lumière laser de femtoseconde à haute énergie, les scientifiques sont tombés sur la formation de cristaux de tellure et d’oxyde de tellure à l’échelle nanométrique, deux matériaux semi-conducteurs gravés dans le verre, précisément là où le verre avait été exposé. C’était le moment eurêka pour les scientifiques, car un matériau semi-conducteur exposé à la lumière du jour peut conduire à la génération d’électricité.

« Le tellure étant semi-conducteur, sur la base de cette découverte, nous nous sommes demandé s’il serait possible d’écrire des motifs durables sur la surface du verre tellurite qui pourraient induire de manière fiable de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière, et la réponse est oui », explique Yves Bellouard, directeur du laboratoire Galatea de l’EPFL. « Un aspect intéressant de la technique est qu’aucun matériau supplémentaire n’est nécessaire dans le processus. Tout ce dont vous avez besoin est du verre tellurite et un laser femtoseconde pour fabriquer un matériau photoconducteur actif. »

En utilisant du verre tellurite produit par des collègues de Tokyo Tech, l’équipe de l’EPFL a apporté son expertise en technologie laser femtoseconde pour modifier le verre et analyser l’effet du laser. Après avoir exposé un motif linéaire simple sur la surface d’un verre tellurite d’un diamètre de 1 cm, Torun a découvert qu’il pouvait générer un courant lorsqu’il était exposé à la lumière UV et au spectre visible, et ce, de manière fiable pendant des mois.

« C’est fantastique, nous transformons localement le verre en un semi-conducteur en utilisant la lumière », déclare Yves Bellouard. « Nous transformons essentiellement des matériaux en autre chose, approchant peut-être le rêve de l’alchimiste ! »

Référence : « Modèles photoconducteurs écrits directement à l’aide d’un laser femtoseconde sur verre tellurite » de Gözden Torun, Anastasia Romashkina, Tetsuo Kishi et Yves Bellouard, 5 janvier 2024, Physical Review Applied.
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.21.014008