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Je ne veux pas croire.
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Carl Sagan
Exobiologiste (1934 - 1996)



 

 

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15 juillet 2014 2 15 /07 /juillet /2014 01:28
Le matériau le plus sombre jamais fabriqué

Ce nouveau matériau appelé "Vantablack", mis au point par la société anglaise Surrey Nanosystems, absorbe 99.96% de la lumière, le rendant quasiment "invisible". C'est un peu comme regarder un trou noir, un étrange vide.

Etablissant un nouveau record, les chercheurs ont utilisé un agencement vertical de nanotubes de carbone (appelé VANTA pour Vertically Aligned carbon NanoTube Array) sur un substrat en aluminium. Le procédé de fabrication ne nécessite pas de hautes températures rendant compatible l'usage du revêtement avec des substrats qui auraient été facilement endommagés par la chaleur.

Présenté en exclusivité au Salon International de l'aviation de Farnborough 2014, Surrey Nanosystems envisage déjà de nombreuses applications. Ce nouveau revêtement, dont la mise au point a nécessité deux années, pourra venir tapisser l'intérieur de télescopes, de capteurs et de caméras pour optimiser la qualité de l'image grâce à de moindres interférences lors du passage de la lumière. L'aérospatiale et la défense seront les premiers secteurs à utiliser le Vantablack.

Le matériau le plus sombre jamais fabriqué
Observer les étoiles avec une accuité accrue grâce au nanorevêtement

Observer les étoiles avec une accuité accrue grâce au nanorevêtement

Liens :

Site de Surrey Nanosystems (lire - en anglais)

Publication scientifique sur le site Optics InfoBase (lire - en anglais)

Site du Farnborough Air Show (lire - en anglais)

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5 juillet 2014 6 05 /07 /juillet /2014 03:31
Une peinture qui change de couleur lorsque le support est trop chaud

Rappelez-vous de ces magnifiques (!) objets souvenirs recouverts de chlorure de cobalt qui changent de couleur et qui indiquent un changement de temps (rose lorsqu'il pleut et bleu quand le soleil revient). Ah oui, et accessoirement, le chlorure de cobalt est un produit toxique. Nous avons aussi pu jouer avec des voitures HotWheels qui changeaient de couleur une fois plongées dans la glace.

Cette brève parenthèse nostalgique va me servir d'analogie pour présenter une innovation américaine mise au point et brevetée par l'Institut de technologie du New Jersey (NJIT). Ce dernier a travaillé conjointement avec l'ARDEC (Armament Research Development and Engineering Center).


Zafar Iqbal et son équipe de chercheurs ont élaboré une peinture qui change de couleur lorsque le support sur lequel elle a été appliquée chauffe trop. Mise au point initialement pour l'armée américaine qui avait besoin de savoir si ses munitions avaient été trop exposées à la chaleur pour être manipulées, cette innovation va tout naturellement par la suite trouver de nombreuses applications civiles et permettre d'éviter de nombreux accidents industriels (un tuyau trop chaud pour être touché, une porte coupe feu avertissant les pompiers du danger, etc.).

Aux alentours de 35°C, la "smart paint" commence à changer de couleur passant progressivement du bleu au rouge suivant l'augmentation de la température. Contrairement aux peintures thermochromiques utilisées sur certains jouets (comme les voitures mentionnées précédemment), la "peinture intelligente" est très résistante aux températures élevées.

Les chercheurs ont travaillé principalement à partir de peintures déjà disponibles sur le marché dans lesquelles ils ont incorporé des nanoparticules (un ou plusieurs polydiacetylènes1 (PDA) et de l'oxyde de zinc).

Comptant encore améliorer le procédé, le professeur Iqbal espère aussi mettre au point des revêtements indiquant si un objet a fait l'objet d'une manipulation brutale (les impacts seraient matérialisés par la peinture) ou exposés à des produits chimiques dangereux voire radioactifs.

Les travaux menés par Zafar Iqbal se sont aussi orientés vers le développement d'encres ayant les mêmes caractéristiques thermochromiques que la "smart paint" et pouvant être utilisées par de simples imprimantes à jet d'encre.

 

 

Une peinture qui change de couleur lorsque le support est trop chaud

1polydiacetylène : chaîne de polymère considérée comme une macromolécule linéaire qui a la faculté de s'aligner facilement et de conduire l'électricité. Les polydiacetylènes ont une réponse optique dans le spectre visible.

Liens :

Publication sur le site de l'Institut technologique du New Jersey
(lire - en anglais)

Brevet US de la "smart paint" (lire - en anglais)

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29 juin 2014 7 29 /06 /juin /2014 04:20
L'université de Cambridge présente d'étonnants paysages

Le département d'ingénierie Michael De Volder de l'université de Cambridge partage en ligne des images de structures à l'échelle du micromètre pour la plupart. Ces structures sont des assemblages de nano particules (carbone, polymère, graphène, dioxyde de titane, etc...)

Voici quelques exemples fascinants d'un monde qui nous échappait encore totalement il y a seulement quelques années.

L'ensemble des clichés est consultable sur cette page.

Une vidéo de présentation est également disponible (voir en bas de page).

Bon voyage !

(Copyright des photos : Michael De Volder, Engineering Department - IfM)

Bulles de nanotubes

Bulles de nanotubes

Nanotubes de carbone recouverts de graphène

Nanotubes de carbone recouverts de graphène

Fleur de Dioxyde de Titane

Fleur de Dioxyde de Titane

Roue dentée en carbone

Roue dentée en carbone

Liens :

Université de Cambridge (lire - en anglais)

Page de présentation de photographies du departement d'ingénierie Michael De Volder (lire - en anglais)

Articles Planète Nano en relation :
Les nanostructures de Julia Greer
Les jardins nanométriques

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22 juin 2014 7 22 /06 /juin /2014 03:29
L'éponge nano appelée "Echafaudage Hydroscopique"

L'éponge nano appelée "Echafaudage Hydroscopique"

Nous avions découvert l'an dernier la technologie développée par la société américaine NBD Nano (Namib Desert Beetle Nano) implantée à Boston : une bouteille capable de capter l'humidité de l'air même dans des environnements où elle est très peu présente. Cette bouteille a pu être mise au point en imitant la nano structure de la surface de l'aile d'un coléoptère du désert de Namibie. Ce dernier peut ainsi collecter près de 40% de son poids en eau en se plaçant dans le vent.

Une éponge nanotechnologique pour absorber l'humidité de l'air

En suivant cette même piste du bio mimétisme, des chercheurs du Département de la Science des Matériaux et de l'Ingénierie Nanotechnologique de l'Université de Rice au Texas ont mis au point ce qu'ils ont baptisé un "échafaudage hygroscopique".

Une éponge nanotechnologique pour absorber l'humidité de l'air

Cet "échafaudage hydroscopique" est une structure constituée de nanotubes de carbones. Les chercheurs de l'Université de Rice ont mis au point un procédé permettant de déposer sur la partie supérieure un revêtement de polymère superhydrophobe et sur la partie inférieure un autre revêtement polymère hydrophile. Ainsi l'air passant dans la structure va piéger l'eau qui va s'écouler naturellement dans la structure vers sa base.

Une fois la quantité maximale d'eau piégée, on peut presser la structure souple comme une éponge pour la récolter et remettre en place le dispositif. Dans un environnement sec, en 11 heures, on peut absorber 30% du poids de la structure en eau.

Etant un procédé passif, il n'y a pas besoin d'énergie supplémentaire pour activer le processus de récolte. Reste à trouver le moyen de sortir ce procédé des laboratoires pour créer un dispositif exploitable.

Liens :

Publication scientifique sur ACS Applied Materials and Interfaces (lire - en anglais)

Publication sur le site de l'Université de Rice (lire - en anglais)

Département de la Science des Matériaux et de l'Ingénierie Nanotechnologique de l'Université de Rice au Texas (lire - en anglais)

Site de la société NBD Nano (lire - en anglais)

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18 juin 2014 3 18 /06 /juin /2014 12:19
Grimper sur les murs comme les geckos
Grimper sur les murs comme les geckos

L'agence américaine Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency), dans le cadre de son programme Z-man, a fait une spectaculaire démonstration durant laquelle un homme a gravi une paroi de verre uniquement à l'aide de deux dispositifs d'escalade dont la capacité d'adhésion à la paroi reproduit celle des geckos.

Sous les pattes de ces derniers, une structure complexe hiérarchisée jusqu'à l'échelle du nanomètre (voir image ci-dessous) mettant en œuvre les forces de Van der Waals (forces d’attraction agissant entre molécules) leur permet de grimper habilement sur les murs. Bien que nous connaissons depuis de nombreuses années cette structure, c'est la première fois que l'on arrive à transposer à une échelle aussi grande (la nôtre) cette capacité.

Grimper sur les murs comme les geckos

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Lors de la démonstration, un homme pesant 99 kilos a escaladé une paroi de verre de 8 mètres. Un autre essai fut également réussi avec une charge additionnelle de 23 kilos.

La DARPA souhaite utiliser ce type de dispositif pour alléger l'équipement des soldats et leur permettre de se déplacer plus facilement dans un environnement urbain. Cette technologie a été développée pour la DARPA par Draper Laboratory of Cambridge, un laboratoire privé à but non lucratif.

Bien que l'usage de cette technologie soit réservée à ce jour aux militaires, on peut déjà envisager de nombreuses applications dans le civil, notamment pour les pompiers et secouristes.

Vous n'êtes pas convaincu par ce passage du militaire vers le civil ?
Nous utilisons déjà tous les jours une technologie issue (en partie) des recherches de la (D)ARPA : l'internet fut autrefois l'Arpanet, un dispositif militaire chargé de sécuriser la continuité des communications.

Liens :

Site de la DARPA (lire - en anglais)
Site de Draper Laboratory (lire - en anglais)

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12 juin 2014 4 12 /06 /juin /2014 12:35
Du nanomètre au millimètre par auto-assemblage : une révolution

Voilà typiquement le genre d'annonce qui va malheureusement passer inaperçue auprès du grand public. Et pourtant, nous voici face à une étape cruciale de la recherche nano.

Le scientifique Kim Eric Drexler avait présenté aux autorités américaines le potentiel des nanotechnologies et tout spécifiquement le potentiel des futures machines moléculaires (les fameux nano robots).
Une approche "bottom-up" (on part des plus petits éléments pour en construire de plus grands) qui avait fortement impressionné les décideurs de l'époque : ainsi fut lancée la NNI (National Nanotechnology Initiative) : les américains avaient alors alloué le plus important budget jamais octroyé à la recherche à l'échelle du nanomètre. Nous étions alors à la fin de l'année 2000.

Aujourd'hui, les machines moléculaires ne sont pas encore à l'ordre du jour, mais l'annonce faite par une équipe conjointe de chercheurs finlandais et italiens va marquer l'histoire des nanotechnologies et une nouvelle étape cruciale vers l'assemblage contrôlé des atomes pour fabriquer des objets manipulables à notre échelle.

Nanoparticules : rassemblement !
L'université Aalto à Helsinki, l'école Polytechnique de Milan et le Centre VTT de Recherche Technique de Finlande ont joint leurs efforts pour mettre au point un matériau capable de s'auto-assembler depuis l'échelle du milliardième de mètre jusqu'à ce qu'on puisse le voir à l'oeil nu. Le schéma d'organisation est encodé au sein de la structure chimique des molécules qui vont s'assembler d'elles-mêmes.

Des molécules composant un polymère et un matériau fluoré ont été spécifiquement mises en contact et, comme le ferait dans la nature une structure cristalline, la nano structure va s'agrandir grâce aux liaisons non-covalentes (liaisons faibles entre les atomes).

Du nanomètre au millimètre par auto-assemblage : une révolution

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Lorsque le processus s'achève, il est possible par la suite de retirer les éléments fluorés pour ne conserver que la partie polymère de la structure.

Une nouvelle approche pour fabriquer des nanofils
Les nanofils, qui intéressent notamment l'industrie de l'électronique, pourraient prochainement être fabriqués grâce à un tel procédé : la puissance des microprocesseurs pourrait être fortement augmentée.

En médecine : des chercheurs de l'université de l'Arkansas recouvrent de nanofils d'or des implants pour qu'ils se fixent mieux; à Berkeley, les scientifiques les utilisent pour tenter de guider les cellules souches vers la différenciation recherchée.

Les nanofils pourraient également jouer un rôle primordial dans la mise au point des futurs ordinateurs quantiques et des... nano robots !

Liens :
Publication scientifique dans la revue Nature.com (lire - en anglais).

Site du Technical Research Centre of Finland (lire - en anglais).
Site de l'université Aalto à Helsinki (lire - en anglais).
Site de l'Ecole Polytechnique de Milan (lire - en anglais).

Explication sur les liaisons faible non-covalentes (lire - en français)

Rapport de 60 pages sur la NNI du Ministère
des Affaires Etrangères (document gratuit - en français (PDF)

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31 mai 2014 6 31 /05 /mai /2014 08:31
On a découvert pourquoi les batteries se rechargent moins bien avec le temps

L'autonomie est l'un des critères qui vont vous influencer sur le choix d'un appareil électronique nomade. Et celle-ci est dépendante de la batterie. Or, avec le temps et au fur et à mesure que l'on recharge cette dernière, l'autonomie se réduit inexorablement.

Des chercheurs du laboratoire national de Brookhaven, dépendant du Département de l'Energie (DoE) américain viennent de mettre un nom sur les coupables de la décrépitude des batteries : des nano cristaux !

En étudiant les anodes et les cathodes utilisées dans les batteries dernier cri, les scientifiques ont pu enfin comprendre pleinement le processus de dégradation.

Lorsque les ions lithium passent au travers de la cathode et de l'anode ils se retrouvent peu à peu coincés dans les canaux ioniques : avec les réactions chimiques engendrées par l'oxyde de nickel, des nano cristaux se forment (des agrégats de sel essentiellement). Le nombre de ces nano cristaux augmente avec le temps et gêne le passage des ions lithium.

On a découvert pourquoi les batteries se rechargent moins bien avec le temps


Les chercheurs ont également pu déterminer que la quantité de cristaux produite était directement dépendante des défauts, aussi minimes soient-ils, inhérents à la fabrication de la batterie elle-même. Quand bien même la qualité de production des anodes et des cathodes serait optimale, il y aura toujours des imperfections. Et ces dernières sont à l'origine de la formation des premiers nano cristaux dans le processus de dégradation.

Enfin, l'équipe de scientifiques a constaté la corrélation entre capacité de la batterie et diminution de la longévité : plus la capacité est élevée et le temps de charge raccourci, plus la nano cristallisation s'accentue et la durée de vie de la batterie diminue.

A présent, le problème ayant été posé, les laboratoires de recherche des fabricants de batteries vont certainement chercher le moyen de réduire le phénomène de formation de ces nano cristaux.

Ouf, je viens de terminer cet article juste à temps, la batterie de mon portable est sur le point de me lâcher !

Liens :

Site du Département de l'Energie américain (lire - en anglais).

Publication sur le site du Laboratoire National de Brookhaven
(lire - en anglais).

Publication scientifique sur le site Nature communications
(lire - en anglais).


Publication scientifique n°2 sur le site Nature communications
(lire - en anglais).

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30 mai 2014 5 30 /05 /mai /2014 07:08
Nanomade Concept : et les écrans souples deviennent tactiles - Innovation française

Les grands constructeurs de smartphones, Samsung en tête, ont déjà dévoilé leur capacité à fabriquer des écrans couleurs souples. Cependant, il leur manquait l'essentiel : le sens du toucher. Les écrans souples n'étaient, jusqu'à présent, pas capable des prouesses des écrans tactiles auxquels nous sommes désormais habitués.

Une start-up française, Nanomade Concept (pour NanoMaterials & Devices), créée en 2009 et implantée à Toulouse, a présenté une avancée majeure avec un polymère transparent qui réagit au toucher et - c'est une véritable révolution - à la pression.

Pour cela, les chercheurs ont développé un système de jauges produites par un assemblage de nano particules capables de réagir au toucher, à la pression exercée sur le support et à la déformation de ce dernier.
Les nano particules ne sont pas visibles à l'oeil nu et sont déposées sur des électrodes transparentes. Ces dernières ont été placées selon un agencement précis sur un substrat lui aussi transparent de Polytéréphtalate d'éthylène (PET). Le procédé permet également de gérer plusieurs appuis simultanés.

Nanomade Concept : et les écrans souples deviennent tactiles - Innovation française

La technologie brevetée "Touch on Flex" présentée par Nanomade Concept a déjà attiré l'attention de grands fabricants : en plus d'être une innovation majeure, le procédé de fabrication est peu coûteux de par les matériaux employés et l'absence du besoin d'être équipé d' une salle blanche (salle spéciale où le port de combinaison est obligatoire et où les particules circulant dans l'air réduites au minimum).

Grâce à cette innovation, on peut déjà envisager un large panel d'applications : en fait, Nanomade pourrait rendre toute surface, rigide ou souple, réactive au toucher.

On pense tout d'abord au marché des smartphones, des tablettes, des montres connectées et des accessoires de fitness. On pourrait également s'en servir pour rendre les vêtements également "intelligents" (contrôle de son smartphone ou du lecteur de musique directement sur la surface du vêtement). La robotique et le monde médical pourraient également trouver de nombreuses applications. Le dispositif pouvant également faire office de capteur de pression, on pourrait suivre les déformations causées par les contraintes mécaniques en temps réel sur les avions ou les constructions.

Nanomade a reçu le prix européen de l'innovation technologique décerné par Frost & Sullivan, (un site de veille et d'alerte technologique) en décembre 2013.

Nanomade Concept : et les écrans souples deviennent tactiles - Innovation française

Liens :

Site de l'entreprise Nanomade (Toulouse) (lire - en anglais).
On regrette l'absence d'une version française du site mais elle est apparemment prévue car on note la présence d'un bouton 'FR 'inactif.

Présentation de la technologie sur le site Objectif News par Faouzy Soilihi, directeur exécutif de la start-up toulousaine Nanomade Concept (voir - en français)

Prix décerné par Frost & Sullivan (lire - en anglais)

Brevets déposés (lire - en anglais)

Présentation par Nanomade Concept d'un capteur souple

Le système fonctionne avec plusieurs appuis simultanés

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29 mai 2014 4 29 /05 /mai /2014 02:23

Julia Greer, Professeur à Caltech (California Institute of Technology), a récemment dévoilé de fascinantes et complexes architectures dont les éléments de base ne font que quelques milliardièmes de mètre.

Les nanos treillis de Julia Greer

Afin de mettre au point de nouveaux matériaux plus légers et plus résistants, capables de se déformer et de retrouver leur état initial sans dommages (voir la vidéo ci-après à 4mn35), Julia Greer et son groupe de recherche se sont attelés à la création de nano structures qui ressemblent à ce que nous faisons déjà à plus grande échelle (vous avez pensé Tour Eiffel ?).

Pour parvenir à créer de telles structures, les chercheurs utilisent la lithographie bi-photonique qui va, à l'instar d'une imprimante 3D, bâtir la structure de polymère au sein d'un support matriciel.
Après avoir retiré la matrice, il ne reste que le squelette de polymère sur lequel on va déposer des nano particules de métal (ou tout autre matériau utilisable comme la céramique).
Les bords sont ensuite coupés pour exposer le squelette de polymère à l'intérieur (la moëlle à l'intérieur de l'os en quelque sorte) qui sera dissout pour ne laisser que la structure métallique.

 

Les nanos treillis de Julia Greer

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Les recherches menées à Caltech pourraient fournir aux ingénieurs de nouveaux matériaux aux propriétés préalablement définies selon la destination. Vous pourriez bientôt avoir entre les mains un morceau de métal qui aurait l'air ordinaire, mais il serait beaucoup plus léger car constitué d'air pour l'essentiel.

Les applications déjà envisagées concerneraient principalement des secteurs comme l'automobile et l'aéronautique qui ont besoin de grandes quantités de métal. Les avions seraient plus légers et moins coûteux à fabriquer et consommeraient moins de carburant. Les futures voitures électriques verraient leur batteries allégées et plus performantes.
Avec de tels matériaux, vous pourriez tenir dans la paume de votre main la quantité entière de métal nécessaire pour construire un pont comme le Golden Gate Bridge : même si cela peut sembler encore aujourd'hui exagéré, Julia Greer et son équipe sont convaincus que cela se réalisera dans un avenir proche. Enfin, les chercheurs ont imaginé se servir de ces structures comme support pour la culture cellulaire en 3 dimensions.

De grosses compagnies dont Google ont déjà manifesté leur intérêt pour ces recherches.

Selon le site Fast Company, Julia Greer a été classée parmi les 100 personnes les plus créatives de 2014.

Les nanos treillis de Julia Greer

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Liens :

Site du California Institute of Technology (lire - en anglais)

Page du Groupe de recherche Greer (lire - en anglais)

Article de Fast Company sur Julia Greer (lire - en anglais)


Article en relation :
Déjà disponibles : des Imprimantes 3D à l'échelle du nanomètre

Présentation des nano treillis par Julia Greer (Solve For X)

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10 mai 2014 6 10 /05 /mai /2014 10:19
Un métamateriau absorbant les infrarouges

Une équipe de chercheurs de l'Université de Pennsylvanie (Penn State) a mis au point un procédé pour fabriquer un nouveau métamatériau1 nanotechnologique qui peut absorber les ondes infrarouges. Ce procédé de fabrication (et atout principal de cette innovation) fait appel à un algorithme mathématique inspiré par la génétique : les chercheurs ont programmé la recherche de la meilleure configuration (le meilleur agencement sous forme de motif) pour l'absorption des ondes.
Pour comprendre ce procédé d'absorption, on peut faire l'analogie avec les salles spécialement prévues pour absorber les sons (chambres anéchoïques, voir image ci-dessous) : on observe sur les murs des motifs qui vont absorber les ondes sonores. Transposez cela à l'échelle du nanomètre, et vous pourrez absorber les ondes infrarouges.
En éliminant les dessins les moins performants, l'ordinateur a procédé comme le fait la nature : seuls les meilleurs dessins ont été conservés avant de passer aux premiers tests.

 

Un métamateriau absorbant les infrarouges

Le matériau est composé d'un empilement de couches : la base est un substrat en silicium, puis la première couche est composée de palladium. Puis on rajoute une couche de polyamide sur laquelle vient se poser l'écran qui va absorber les ondes. Ce dernier (voir image en début d'article) fait apparaître un réseau complexe de figures géométriques qui vont servir à capter les différentes longueurs d'ondes. Mais pour cela, le dessin doit demeurer plus petit que la longueur d'onde que l'on cherche à absorber. Ce mille-feuilles complexe est terminé en rajoutant à nouveau une couche de polyamide.

Un métamateriau absorbant les infrarouges


Bien que d'autres procédés aient déjà permis de fabriquer des matériaux absorbant les infrarouges, ce nouveau matériau est le premier à couvrir la quasi totalité du spectre. De plus il est relativement aisé à fabriquer car ce n'est qu'un empilement de métal et de polymère et il n'est pas nécessaire que les couches soient parfaitement alignées.

Les principales applications envisagées concernent la possibilité de dissimuler un objet d'un système de vision infrarouge (militaire), de protéger des instruments électroniques sensibles (spectroscopie, contrôle des émissions d'ondes). On pourrait également améliorer le rendement des panneaux solaires.
Ce matériau est susceptible d'être reconfiguré pour absorber différentes longueurs d'ondes.

1Un métamatériau est un matériau composite artificiel qui possède des propriété électromagnétiques.

Liens :

Site de l'Université de Pennsylvanie (Penn State) (lire - en anglais)

Publication scientifique sur ACS Nano (lire - en anglais)

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