Devenir "invisible" par l’œil humain, le fantasme ne date pas d’hier, mais imaginez plutôt une invisibilité protectrice, celle qui nous permettrait d’éviter les séismes ou encore les tsunamis. Le 23 mai, Maxisciences s’est rendu au CNRS à une conférence présentant les dernières avancées dans le domaine...
Il est un vieux rêve auquel aspire l’Homme depuis la nuit des temps : l’invisibilité. Au même titre que voler ou respirer sous l’eau, ce qui était de l’ordre de l’imaginaire dans le passé, est aujourd'hui sur le point de devenir crédible, possible même. Mais l’invisibilité ne se réduit pas à faire "disparaître" un objet ou une personne, les "capes d’invisibilité" se révéleraient aussi extrêmement intéressantes en matière de protection : que se soit contre les séismes, les tsunamis mais aussi pour de nombreuses ondes, lumineuses, mécaniques ou sonores.
Les capes anti-tsunami et anti-séisme
Imaginez une plateforme offshore, un aéroport, une centrale nucléaire, qu’un éventuel tsunami ne pourrait submerger, ou encore une zone entièrement à l’abri de la moindre secousse sismique. Nous y sommes presque. La cape à vague ou cape anti-tsunami conçue en 2008 par les équipes de Stephan Enoch de l’institut Fresnel à Marseille offre la possibilité de repousser les ondes mécaniques de la houle. De forme circulaire, elle est capable par son agencement en "plots" formant des cercles concentriques (en photo ci-contre) de contraindre les ondes à la contourner, épargnant ainsi le centre de la structure.
Après avoir réalisé des expérimentations sur des prototypes de la taille d’un CD, les chercheurs projettent sous peu d'appliquer le procédé à grande échelle (200 mètres de diamètre). Si cela fonctionne, la cape pourrait alors se montrer d’une grande utilité pour protéger des structures installées au centre de ce bouclier. Mais le tsunami n'est pas le seul cataclysme envisagé. La méthode de l’invisibilité pourrait aussi être appliquée pour la protection contre les ondes sismiques.
Les chercheurs de l’institut Fresnel ont en effet eu l’idée de mettre au point un dispositif contre ces ondes dévastatrices dans certaines régions du monde. Toutefois, cette plaque dite "anti-vibration" ne permet malheureusement pas pour l’instant de parer à toutes les ondes sismiques. Il reste donc encore du travail à accomplir en collaboration avec les géologues pour pouvoir un jour mettre en application cette cape anti-séisme.
Alors que de nombreuses recherches sur la quête de l’invisibilité protectrice sont en cours dans le monde entier, ce n'est cependant pas le seul objectif nourri par les scientifiques. Car les projets visent aussi une échelle beaucoup plus petite.
Les métamatériaux, un "trou" dans la matière
"Mettez trois miroirs judicieusement agencés autour d’un objet, et vous n’y soupçonnerez même pas sa présence. Maintenant, nous pouvons remplacer ces miroirs par des métamatériaux", explique Claude Arma, directeur de recherche CNRS à l’institut Fresnel. En effet, les progrès effectués dans la connaissance de la matière ont permis de concevoir ce que l’on appelle des métamatériaux. Ces composés artificiels à l’échelle nanométrique se caractérisent en fait par leur capacité à dévier la trajectoire d’une onde lorsqu’elle arrive sur eux.
Au lieu d'être bloquée, l’onde contourne ainsi le corps pour retrouver ensuite sa trajectoire initiale et poursuivre sa propagation. Un peu comme lorsqu’un fluide rencontre un obstacle : ce dernier contraint le liquide à le contourner sans arrêter sa progression. Mais en quoi cet étrange métamatériau est-il un obstacle pour les ondes ? Comme pour le bouclier anti-tsunami, la particularité de ce composé se trouve dans sa structure : les nanostructures du métamatériau, en recevant une onde incidente, répondent par l’induction d’un champ magnétique lui-même capable de dévier ces ondes.
Dès lors, une multitude de type d’ondes peuvent potentiellement être déviées et retrouver leur trajectoire initiale à toutes les échelles et quelle que soit leur nature, électromagnétique à l’instar de la lumière, mais aussi sonore ou mécanique.
La transformation de l’espace, une porte ouverte à de multiples applications
Cette capacité à mettre l’espace entre parenthèse ouvre un champ d’application immense. En effet, tout ce qui se propage ou se diffuse peut théoriquement se voir exclure d’un espace en y modifiant la matière. Un métamatériau obligeant l’onde lumineuse à le contourner, il deviendrait de fait indiscernable par l’œil humain et donc réellement invisible. Pour autant la cape d’invisibilité d’Harry Potter verra-t-elle le jour ? Pas pour l’instant car pour que le système soit efficace, il faut que la longueur d’onde incidente soit d’un ordre de grandeur proche du métamatériau. Or, le fait est que le spectre de longueur d’onde du visible est très large (entre 400 et 800 nanomètres). La lumière peut donc être composée de plusieurs ondes de longueurs différentes. D'où la difficulté...
Néanmoins, il est possible d’imaginer toutes sortes d’avancées dans l’optique comme réduire visuellement la taille des antennes : "Imaginez que l’on réduise les antennes sur le toit des Airbus, l’économie de carburant serait significative" confie André Lustrac, professeur de l’Université Paris Ouest et directeur de l’institut d’électronique fondamental. On peut imaginer aussi la création de nouveaux circuits pour les télécoms... Les applications liées à cette capacité de dévier les ondes paraissent donc infinies. Et si la prochaine étape était la transposition de cette technique sur le temps ? Du côté des chercheurs, tous les fantasmes sont permis.
