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Séminaire général du Département de physique

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Matériaux d’indice négatif : avec Alice de l’autre côté du miroir
Daniel Maystre (CNRS)

15 mars 2007

Au cours des dernières années, de nombreux travaux théoriques et expérimentaux ont montré que les métamatériaux, structures métallo-diélectriques périodiques, pouvaient simuler des matériaux homogènes qu’on ne peut trouver dans la nature, par exemple des matériaux de permittivité, perméabilité et indice optique négatifs [1-4]. Limitées au domaine microonde dans un premier temps, les réalisations pratiques touchent aujourd’hui au domaine visible.
Le caractère quelque peu surprenant des propriétés de ce nouveau type de matériau, et surtout ses fascinantes applications potentielles ont entrainé une suite de controverses et d’annonces médiatisées, dont certaines frôlent la science-fiction. Par exemple, la possibilité de réaliser une lentille parfaite (sans limite de résolution) avec une simple couche planaire de métamatériau remet en cause une des malédictions séculaires de l’Optique@nbsp;: la limite de Rayleigh, qui fixe à une demi-longueur d’onde environ la largeur minimale de l’image d’un point source donnée par un instrument d’optique. Last but not least, des articles très récents annoncent la possibilité de construire avec des métamatériaux une cape d’invisibilité capable de rendre indétectable l’objet qu’elle enveloppe.
L’exposé s’efforcera de présenter sous un œil lucide et parfois critique ce nouveau champ de recherche, qui pourrait annoncer une prochaine révolution de la nanophotonique. Assez curieusement, la présentation laissera apparaître les troublantes analogies entre les propriétés des métamatériaux et le roman « À travers le miroir, et ce qu’Alice y trouva » de l’écrivain et professeur de mathématiques anglais Charles Lutwidge Dodgson, plus connu sous le nom de plume de Lewis Carroll. Comme Alice, nous serons en quelque sorte amenés grâce aux métamatériaux à faire entrer dans le monde réel l’image virtuelle que tout un chacun peut observer quotidiennement de l’autre côté du miroir.
References
1. V.G. Veselago, Sov. Phys. Usp. 10, 509-514 (1968).
2. J.B. Pendry, "Negative refraction makes a perfect lens", Phys. Rev. Lett. 86, 3966-3969 (2000).
3. D. Maystre and S. Enoch, Journal of the Optical Society of America A 21, 122-131 (2004).
4. R.A. Shelby, D.R. Smith and S. Schultz, Science 292, 77-79 (2001).

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Daniel Maystre Daniel Maystre (CNRS)
Institut Fresnel, Université de Marseille/CNRS.