Aux Etats-Unis, des chercheurs ont mis au point un capteur ultrafin capable de détecter la lumière sur l’ensemble du spectre électromagnétique. Selon les scientifiques, il s’agit du détecteur pyroélectrique le plus rapide du monde. Cette avancée prometteuse devrait ouvrir la voie vers une nouvelle génération de caméras multispectrales à utiliser dans divers domaines.

Un signal produit en seulement 125 picosecondes

Pour rappel, les caméras multispectrales sont des capteurs d’imagerie avancés immortalisant – suivant les modèles – des images dans plusieurs bandes de longueurs d’onde spécifiques (UV, visible, infrarouge) de manière simultanément et ce, au-delà de la simple vision trichrome RVB (Rouge, Vert, Bleu). Elles permettent de visualiser et d’analyser des détails invisibles à l’œil nu, très importants dans des domaines variés tels que la médecine, l’agriculture et l’inspection industrielle, entre autres.

Or, ce type de caméras pourrait être plus rapide, une possibilité sur laquelle ont justement travaillé des chercheurs de l’Université Duke (Etats-Unis). Les scientifiques ont publié leurs travaux dans la revue Advanced Functional Materials en décembre 2025 afin de présenter leur innovation : un capteur ultra fin capable de détecter la lumière sur l’ensemble du spectre électromagnétique. Selon les auteurs, il s’agit également du photodétecteur pyroélectrique le plus rapide jamais conçu, pouvant produire un signal en seulement 125 picosecondes.

Crédit : Lucasbosch / Wikimedia Commons

Capter rapidement une plus grande variété de longueurs d’onde

Présents dans les appareils photo numériques, les photodétecteurs à semi-conducteurs fonctionnent en générant un courant électrique, lorsque ceux-ci reçoivent la lumière. Par la suite, un ordinateur analyse le courant afin de former un image. En revanche, cette technologie trouve ses limites car les semi-conducteurs sont seulement capables de percevoir une petite partie du spectre électromagnétique. Généralement, ces derniers sont sensibles à la lumière qu’il nous est possible de voir à l’œil nu. Ceci rend donc plus difficile la détection d’autres longueurs d’onde, notamment les UV et l’infrarouge.

L’objectif des chercheurs était donc de développer un photodétecteur permettant la captation d’une variété étendue de longueurs d’onde et ce, tout en conservant une réponse électrique rapide. Il faut dire que cette réponse électrique est essentielle dans la formation de l’image. Or, ce genre de dispositif est généralement plutôt lent et a besoin d’une lumière intense (ou de matériaux plus absorbants) afin d’assurer un fonctionnement digne de ce nom. Les chercheurs ont alors mis au point une structure nanométrique, une « métasurface » se composant de nanocubes d’argent dispersés sur un film transparent, se trouvant lui même sur une fine nappe d’or.

Crédit : Mikkelsen et al., Advanced Functional Materials., 2026

a) Représentation schématique de photodétecteurs à métasurface illustrant les dimensions clés. b) Image au Microscope Électronique à Balayage (MEB) de l’absorbeur à métasurface. La zone rouge représente le réseau de métasurfaces. c) Simulations par éléments finis d’une nanostructure plasmonique unique montrant une section transversale de la couche pyroélectrique 30 picosecondes après l’excitation résonante de la métasurface.

Vers une nouvelle génération de caméras multispectrales

Dès lors que lumière atteint les nanocubes, les électrons présents dans l’argent assurent leur mission de captation de l’énergie lumineuse via un phénomène particulier : la plasmonique. Il s’agit là d’une interaction efficace permettant d’absorber la lumière avec une fine couche de matériau. La conception du capteur a donné la possibilité d’utiliser une couche pyroélectrique beaucoup plus mince que d’habitude, afin d’accélérer la détection de la lumière au point d’atteindre un temps de 125 picosecondes pour la production du signal.

Les responsables du projet assurent que leur innovation devrait à terme permettre de développer de nouvelles caméras multispectrales beaucoup plus performantes. Les chercheurs pensent déjà aux applications futurs de cette technologie, qui pourrait par exemple aider au diagnostic du cancer, à la recherche en agronomie pour une meilleure sécurité alimentaire ou encore, équiper des véhicules télécommandés. Le chemin reste encore assez long, puisque la technologie est à perfectionner mais la voie semble déjà toute tracée.