La Chine frappe fort : des chercheurs repoussent une limite majeure de l’invisibilité

Capes d’invisibilité, vêtements bariolés pour éviter d’être vu par les caméras, invisibilité aux radars… Si l’on reste loin de l’invisibilité décrite par H. G. Wells dans son roman L’homme invisible, publié en 1897, Futura relate régulièrement les innovations qui permettent de disparaître, du moins aux yeux des caméras.

La plupart des approches consistent à envelopper les objets de métamatériaux qui contrôlent et redirigent la diffusion de la lumière. Ils sont faits pour que les ondes ne reviennent pas vers l’observateur. Ces matériaux restent cependant partiellement visibles, puisque l’on peut toujours distinguer les contours et les formes d’un objet. Autrement dit, l’objet ne disparaît pas vraiment, puisqu’il perturbe l’environnement proche et cela se voit.

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En Chine, des chercheurs de l’université Fudan ont mis au point une nouvelle approche qui permet de supprimer les effets de diffusion des ondes autour d’un objet. Leur dispositif repose sur des métamatériaux, des structures artificielles capables de guider précisément la propagation des ondes.

Dans un premier temps, ces matériaux permettent de détourner les ondes autour d’un objet, le rendant indétectable depuis l’extérieur. Rien de nouveau sur ce point, car cette méthode classique introduit justement des perturbations à l’intérieur même du dispositif et c’est bien cela que cherchent à supprimer les chercheurs.

La nouveauté, c’est surtout d’avoir conçu une « coquille » qui élimine également ces perturbations internes. Grâce à un ajustement très fin des propriétés du métamatériau, les ondes se propagent comme si l’objet et sa protection n’existaient pas, ni pour un observateur extérieur ni à l’intérieur du système.

C’est grâce à des algorithmes d’apprentissage profond que les chercheurs sont parvenus à affiner la conception du métamatériau. © Université Fudan

Un double effet

Pour y parvenir, les chercheurs ont mis au point une structure de matériaux dite « à double diffusion nulle ». Concrètement, leur métamatériau dispose d’une permittivité proche de zéro, c’est-à-dire qu’il réagit de façon infime au champ électrique des ondes. Celles-ci peuvent donc se propager sans être ralenties ni déformées, comme si elles traversaient un espace quasiment vide. Résultat : les ondes ne sont ni réfléchies ni diffusées. Cela empêche toute signature détectable et donne l’illusion qu’il n’y a rien sur leur passage.

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Pour le côté « double » de la diffusion nulle, le métamatériau présente également une perméabilité proche de zéro. Là encore, cela signifie qu’il ne réagit qu’à peine au champ magnétique des ondes. Ce procédé permet d’empêcher toute perturbation ou réflexion. Avec cette combinaison qui aboutit à une diffusion nulle, les ondes sont finalement guidées autour de l’objet, puis recomposées à la sortie comme si elles avaient traversé un espace vide. Au final, on ne voit plus les perturbations et l’objet est totalement transparent.

Avec leur métamatériau, l’équipe de chercheurs chinois est parvenu à éliminer un problème récurant des enveloppes d’invisibilité. © SB, ChatGPT

Pour le moment, cette création est expérimentale et limitée à certains types d’ondes et à des conditions bien contrôlées. Étendre cette invisibilité à l’ensemble du spectre visible, ou à des objets de grande taille, reste un défi considérable.

Si la cape d’invisibilité de Harry Potter n’est pas pour demain, cette avancée pourrait permettre de concevoir des capteurs capables de mesurer un environnement sans le perturber. Les chercheurs évoquent des dispositifs médicaux plus discrets, ou encore des technologies de furtivité avancées.