La photonique, l'électronique de demain ?

Mihaela Girtan, enseignante-chercheuse à la Faculté des sciences, vient de signer un livre sur les dernières recherches en matière d’énergie solaire et de dispositifs photoniques, et trace des pistes qui pourraient révolutionner l’électronique. Intitulé Futur Solar Energy Devices, il est paru chez le réputé groupe éditorial Springer.

Mihaela GirtanLa lumière va-t-elle bientôt remplacer l’électricité pour faire fonctionner nos ordinateurs ? Mihaela Girtan n’est pas loin de le penser. « L’idée serait de faire avec les photons ce que l’on fait aujourd’hui avec les électrons », explique la maître de conférences en physique des matériaux, membre du Laboratoire de photonique d’Angers (Lphia).

Le terme de « photonique » a été introduit dans les années 1980, en parallèle du développement des lasers et de la transmission de données par fibres optiques. Il répondait à la nécessité de décrire un domaine de recherche différent de l'optique, dont l'objectif était d'utiliser la lumière pour les mêmes fonctionnalités que celles qui appartenaient précédemment au domaine de l'électronique, comme les télécommunications, la transmission des données, le traitement de l'information, etc. Ainsi, la photonique peut se définir comme la science de la génération, de la transmission, de l'amplification, de la détection, de la modulation et de la manipulation des photons.

Dans son livre Future Solar Energy Devices, Mihaela Girtan dresse un parallèle entre le développement de l’électronique et l’essor de la photonique. Deux technologies dont les composants sont basés sur la même matière première : le sable, qui sert aussi bien à produire le verre utilisé en optique que le silicium intégré partout en électronique. L’analogie ne s’arrête pas là : porteurs de charge, vecteurs d’informations, câbles de transport, générateurs… les chercheur·e·s en photonique mettent peu à peu au point tous les éléments qui ont fait le succès de l’électronique. « Il ne manquait que les transistors, qui sont au cœur de l’électronique. Mais ça commence. Un premier transistor optique a été testé en 2009 ».

Énergie universelle

L'ouvrage qui s’adresse aux initiés (étudiants en master et chercheurs en physique, nanotehnologies, chimie ou électronique) fait le point sur les dernières recherches sur les dispositifs photoniques et sur les avancées en matière de cellules solaires (utilisation du graphène, électrodes transparentes, stratégies pour accroître l’absorption et les rendements des cellules…). Au-delà de la simple explication des systèmes existants ou de la synthèse de l'état actuel des connaissances, le livre de Mihaela Girtan offre aux lecteurs de nouvelles perspectives pour leurs propres recherches.

En conclusion, la spécialiste des films minces appliqués au photovoltaïque ouvre la porte à une nouvelle approche : pourquoi ne pas se passer de l’électricité ? « Pourquoi ne pas utiliser directement l’énergie solaire ? Cela permettrait d’éviter la transformation de l’énergie solaire en énergie électrique, qui s’accompagne toujours de pertes. Pourquoi ne pas utiliser directement les photons ? Pour communiquer, puisque l’on voit que tous les composants présents en électronique seront bientôt réunis, mais aussi pour se chauffer, ou pour se déplacer ? Aujourd’hui, on est déjà capable de faire bouger des choses grâce à de la lumière. Un jour, on arrivera à faire un moteur photonique. Nous sommes au début d’une nouvelle ère du développement technologique. Mais il faudra encore patienter un peu avant que les premiers ordinateurs photoniques voient le jour. L’électronique a eu besoin de plus 60 ans pour arriver aux performances et applications actuelles, qu'on ne pouvait même pas imaginer il y a 70 ans ».