Multicouche

Les multicouches sont des nanostructures artificielles fabriquées par des techniques de dépôt sous ultravide afin d'obtenir des propriétés nouvelles.



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Lentille - Optique appliquée à la photographie - Technique photographique - Technique cinématographique

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  • de l'acquisition de la technologie de mesure de couche mince d'Eastman Kodak... La part de lumière réfléchie de chaque surface d'une cible multicouche est ... (source : ibspe)

Les multicouches sont des nanostructures artificielles fabriquées par des techniques de dépôt sous ultravide afin d'obtenir des propriétés nouvelles.


Les miroirs ou filtres

Les multicouches produites dans les années 1980 consistaient à obtenir une périodicité nanométrique à une dimension de manière à réaliser des miroirs à rayons X ou à neutrons.

Ces multicouches amorphes ou épitaxiées font partie de ce qu'on nomme les nouveaux matériaux, terme ayant précédé celui de nanotechnologies.

Pour s'en faire une idée, il suffit de s'imaginer un millefeuille tel que chaque couche a une épaisseur de quelques couches atomiques : on a alors une périodicité nanométrique à une dimension.

Ces matériaux existent naturellement : citons les stéarates ou les mica. Mais alors le contraste en ce qui concerne les rayons X

Les super réseaux

En 1985, c'est dans le domaine de la supraconductivité à haute température que les multicouches épitaxiées (en anglais : superlattices) ont débouché.

La spintronique

Albert Fert a eu en 2003 la médaille d'or du CNRS pour avoir en 1988 réalisé des multicouches avec des matériaux ferromagnétiques Fer Chrome qui ont la propriété d'avoir une «résistance géante» (en anglais «giant magnétorésistance»). Son article paru dans Physical Review Letters «Giant Magnetoresistance of (001) Fe/ (001) Cr superlattices» (Phys. Rev. Lett. 61, 2472–2475 (1988) ) fait partie des 10 articles les plus cités (2455 citations) depuis 50 ans et ceci le plaçait dans les nobélisables en 2003.

IBM a su exploiter en brevetant ce résultat pour réaliser des disques dur de mémoire miniaturisés (gigabit)  : ce domaine de recherche est connu sous l'appellation de spintronique.

Cristaux photoniques

les cristaux photoniques sont des structures artificielles périodiques diélectriques à 1, 2 ou 3 dimensions.

à une dimension, elles forment ce qu'on appelait des filtres interférentiels. Voir aussi les pinces optiques.

Images par TEM

Photographie de profil


Cette image de couches minces de carbone (en clair) et de tungstène (en sombre) déposées sur du silicium (on distingue les plans atomiques du silicium) est un exemple de ce qu'on peut obtenir par microscopie électronique en transmission http ://content. aip. org/APPLAB/v50/i21/1480_1. html

Autre profil d'une structure Fabry Perrot constituée de deux multicouches carbone tungstène scindées par une couche épaisse de carbone.

Ces photos datent de 1984

Traitement multicouche des lentilles optiques

Un des problèmes dans l'utilisation des lentilles optiques, tant en lunetterie qu'en photographie, est qu'une partie de la lumière qui devrait traverser la lentille est réfléchie. Cela a deux conséquences néfastes :

Une solution simple à ce problème est d'utiliser un traitement de surface sur la lentille, constitué d'une couche transparente d'indice de réfraction différent de la lentille, et d'une épaisseur correspondant à 1/2 longueur d'onde de la lumière incidente.

De cette manière, la lumière réfléchie arrive en opposition de phase avec la lumière incidente, et les deux s'annulent.

Il est assez facile de comprendre qu'il y a extinction de la lumière réfléchie, mais plus complexe de comprendre que cette annulation de la lumière réfléchie s'accompagne d'une absence de déperdition du faisceau lumineux.

Malheureusement, ce type de procédé ne fonctionne que pour une lumière monochromatique, dans la mesure où il faudrait, en principe, tout autant de couches d'épaisseur différente qu'il y a de couleurs visibles.

Il y a quelques années, on pouvait voir des reflets violacés à la surface des lunettes de vue à cause de cette technique.

En pratique, des recherches empiriques ont montré que 3 couches suffisaient à obtenir un résultat particulièrement correct.

Actuellement, la quasi-totalité des objectifs photographiques d'une certaine qualité utilisent le traitement multicouche.

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