Avancées technologiques révolutionnaires des laboratoires de recherche
Les laboratoires de recherche du monde entier rivalisent d'ingéniosité pour repousser toujours plus loin les limites du possible. Leurs travaux débouchent régulièrement sur des avancées technologiques majeures, promesses d'innovations de rupture pour de nombreux secteurs. Voici un tour d'horizon de 5 percées remarquables récemment publiées.
Un tracking d'objet à une vitesse record grâce à l'imagerie à 1 pixel
Suivre la position d'un objet en mouvement rapide avec une précision de l'ordre du dixième de milliseconde est un véritable défi. Des chercheurs chinois y sont parvenus en utilisant une approche originale basée sur l'imagerie à 1 pixel. Contrairement aux méthodes classiques qui nécessitent de reconstruire l'image complète de l'objet, synonyme de temps de calcul et de quantité de données, leur système projette des motifs géométriques de lumière modulés à très haute fréquence (200 kHz) et utilise une approche dite de "projection non-orthogonale".
Résultat : un tracking 3D ultrarapide à 6667 images par seconde, démontré sur une bille suivant une trajectoire en spirale. Les scientifiques envisagent déjà d'étendre leur technique au suivi simultané de plusieurs objets. Une prouesse qui ouvre de nombreuses perspectives, du contrôle qualité à l'étude de phénomènes physiques ultrarapides.
Le plus petit laser titane-saphir au monde tient sur une puce
Le laser titane-saphir est un outil très prisé des laboratoires pour sa large accordabilité en longueur d'onde et sa capacité à produire des impulsions ultra-brèves, de l'ordre de la femtoseconde. Mais son encombrement et son coût élevés limitent son déploiement à grande échelle. C'était sans compter sur l'exploit réalisé par une équipe de Stanford : un laser Ti:Sa miniaturisé à l'extrême, qui tient sur une puce !
Leur dispositif intègre un cristal de saphir dopé au titane de seulement quelques nanomètres d'épaisseur, gravé d'un guide d'onde en spirale d'un demi-millimètre de côté. Malgré sa taille lilliputienne, il délivre une puissance de 1 kW avec des impulsions picosecondes, à une longueur d'onde accordable entre 0,7 et 1 µm. Avec un volume 10000 fois plus faible et un coût 1000 fois moindre que les lasers Ti:Sa standards, cette avancée est une petite révolution !
Des verres optiques capables de détecter des gaz grâce aux MOF
Et si vos lunettes pouvaient détecter la présence de gaz spécifiques dans l'air ? C'est l'idée que des chercheurs allemands ont concrétisé en combinant les extraordinaires propriétés d'adsorption des réseaux métallo-organiques (MOF) avec la mise en forme aisée du verre.
Leur procédé consiste à synthétiser des MOF de type ZIF-62 sous forme liquide, puis à les transformer en verres transparents par micro-impression thermique. Des verres qui conservent la porosité des MOF et peuvent ainsi adsorber sélectivement des molécules de gaz. Une preuve de concept a été réalisée avec une lentille dont l'indice de réfraction change en fonction des gaz adsorbés. De quoi imaginer une nouvelle génération de capteurs optiques !
Une membrane révolutionne les électrolyseurs PEM haute température
Pour favoriser l'essor de l'hydrogène décarboné, deux points bloquants des électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM) doivent être levés : leur besoin d'un hydrogène ultra-pur en entrée et leur système complexe de gestion de l'eau. Des verrous que des scientifiques coréens ont fait sauter en développant une membrane PEM révolutionnaire, capable de fonctionner à haute température, entre 160°C et 250°C.
Composée de para-polybenzimidazole et d'un réseau de phosphate d'hydrogène et de cérium, cette membrane a atteint une densité de puissance record de 2,35 W/cm2 à 250°C, sans dégradation pendant plus de 500h. Un bond en avant majeur pour la filière hydrogène !
Une puce photonique tout-en-un pour voir comme l'œil humain
Doter les machines d'une vision assistée par ordinateur aussi performante que la nôtre est un sacré challenge. Les systèmes actuels impliquent de multiples composants - capteur, processeur, mémoire... - et des va-et-vient incessants entre les domaines optiques et électroniques, au prix de pertes d'énergie et de latence. Une équipe chinoise a changé la donne avec une puce photonique intégrée qui effectue toutes les étapes, de la détection à la reconstruction de l'image, en une seule passe totalement optique !
Leur puce est composée d'un réseau de guides d'ondes et de résonateurs qui calculent les interférences du signal lumineux, comme le ferait un réseau de neurones. Avec une latence de seulement 6 nanosecondes, elle a obtenu un taux de reconnaissance de 73,5% sur la base MNIST. Cette avancée majeure ouvre la voie à des systèmes de vision embarquée ultra-rapides et économes en énergie !
Du tracking haute vitesse à la vision artificielle en passant par la détection de gaz, ces avancées illustrent le foisonnement créatif de la recherche en technologies de pointe. Gageons que nombre d'entre elles se retrouveront bientôt dans des produits et services révolutionnaires !
