Métamatériaux, les secrets de l'invisibilité

BERKELEY LAB

Certains chercheurs tentent de défier la propagation des ondes afin de répondre à différentes problématiques.

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°210 daté juillet/ septembre 2022.

Qui n'a jamais rêvé d'emprunter la cape d'invisibilité de Harry Potter ? De rendre les avions furtifs ou de faire glisser vagues et ondes sismiques sur les immeubles comme si elles n'étaient que vent ? Bref, de défier la propagation des ondes !

Manipuler l'indice de réfraction des ondes

Une idée qui commence à se concrétiser depuis 2006, quand le physicien américain David Smith, aidé du théoricien britannique John Pendry, réalise la première cape fonctionnelle : un assemblage d'anneaux concentriques portant des composants électroniques capables d'absorber ou de réémettre les micro-ondes d'une fréquence de radar. Placez un objet métallique sur une table et éclairez-le avec le radar. Ses ondes rebondissent sur l'objet, et le radar le voit. Maintenant, entourez l'objet avec la cape. Le radar ne voit plus rien : tout se passe comme si l'objet n'était pas là !

La cape est un métamatériau : un agencement composite aux propriétés savamment calculées pour manipuler l'indice de réfraction des ondes. Pour la lumière, cet indice est le rapport entre la vitesse de l'onde dans le vide et dans un matériau. Dans cette expérience, l'onde pénètre dans l'anneau extérieur de la cape, change de direction et reprend sa course en ligne droite après avoir dévié selon un petit angle. Puis elle pénètre dans l'anneau suivant, tourne à nouveau, et ainsi de suite. À force d'être réfractée, l'onde évite le centre de la cape et ressort à l'arrière. Aucune onde ne revient donc vers le radar.

Tout peut être transformé en métamatériau

Depuis cette première, chacun y va de son matériau. C'est ainsi qu'on imprime en 3D des anneaux de plastique qui absorbent plus de 90 % du son qu'ils reçoivent sans empêcher l'air de passer. Aux bonnes dimensions, c'en serait fini du vacarme des réacteurs d'avions ! À y regarder de près, tout, d'ailleurs, peut être transformé en métamatériau, même un banal ter[...]

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