Percée de l'ETH : un pixel qui fait à la fois office de caméra et d'écran
Ce qui était considéré comme impossible depuis des décennies fonctionne désormais bel et bien : l'ETH Zurich a mis au point un pixel capable à la fois d'afficher des images et d'analyser la lumière. Cela pourrait révolutionner les écrans et les appareils photo.
Un pixel s'allume sur votre écran. Un pixel du capteur de votre appareil photo mesure la lumière. Faire les deux en même temps : cela n'était pas possible jusqu'à présent. Depuis les débuts de la technologie des écrans, cela a toujours été considéré comme allant de soi, au point que presque personne ne l'a jamais remis en question. Du moins jusqu'à présent. Des chercheurs de l’Optical Materials Engineering Laboratory de l’ETH Zurich ont désormais réussi, pour la première fois, à s’affranchir de ce principe fondamental.
Leur « pixel de Fourier » «» est en effet capable non seulement d’émettre de la lumière – ce qui permet de créer l’image sur un écran –, mais aussi de la capter et de l’analyser, ce qui permet d’obtenir une photo. Les résultats ont été publiés cette semaine dans la revue spécialisée Nature, l’une des publications scientifiques les plus prestigieuses au monde.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Le secret réside dans la physique des ondes lumineuses. Lorsque la lumière frappe une surface, les ondes réfléchies se superposent – un effet appelé « «» (interférence)». Imaginez deux vagues qui se rencontrent : là où elles se renforcent, il se forme un pic. Là où elles s’annulent, l’eau redevient lisse. C’est précisément ce principe que les chercheurs de l’ETH utilisent pour contrôler la lumière avec une précision de l’ordre du nanomètre.
La surface du « pixel de Fourier » fonctionne de manière similaire : elle présente une forme ondulatoire précise au nanomètre près. Lorsque la lumière la frappe, les ondes lumineuses réfléchies se superposent exactement comme deux ondes d’eau qui se rencontrent : là où elles se renforcent, il se forme un creux d’onde ; là où elles s’annulent, la surface reste lisse. C’est à partir de ces motifs – clairs là où les ondes se renforcent, sombres là où elles s’annulent – que se forment les images. Et comme ce même principe fonctionne également dans l’autre sens, le pixel peut analyser simultanément la nature de la lumière qui le frappe.
Le résultat : un élément minuscule capable de remplacer deux composants distincts.
Qu’est-ce que cela signifie concrètement ?
L’application la plus évidente est un appareil qui fait à la fois office d’écran et d’appareil photo. Par exemple, un smartphone sans objectif visible, car l’écran lui-même voit «» . Ou encore des capteurs médicaux qui capturent des images et les traitent immédiatement, sans que la lumière doive d’abord être acheminée de manière fastidieuse à travers des optiques distinctes. Selon David Norris, directeur de l’étude, les nouveaux pixels «constituent un outil utile dans de nombreux domaines» – de l’électronique grand public aux communications par fibre optique.
Source : Glauser YM, Vonk SJW, et al., Nature 2026
Allons encore plus loin : les chercheurs ont démontré qu’un pixel de Fourier peut à la fois mesurer et réagir en analysant la lumière incidente et en émettant en temps réel un faisceau lumineux correspondant. Sans passer par un ordinateur. Qu’est-ce que cela signifie ? Des capteurs qui ne se contentent pas de détecter, mais qui réagissent immédiatement. Et des caméras qui n’ont pas besoin d’envoyer d’abord une image à une puce pour qu’elle soit traitée avant que quoi que ce soit ne se passe.
Ce n’est pas encore un produit – mais une véritable avancée
Pour replacer les choses dans leur contexte : ce qui a vu le jour à Zurich relève pour l’instant de la recherche fondamentale. Un produit commercial est encore loin d’être une réalité. Selon l’équipe de recherche, la prochaine étape consiste dans un premier temps à étendre la méthode à une matrice composée de plusieurs pixels de Fourier – c’est-à-dire ce que réalise aujourd’hui un capteur de smartphone doté de millions de pixels. Il faudra sans doute encore un certain temps avant que cela ne soit réalisé et applicable à l’échelle industrielle.
Néanmoins, la publication dans Nature n’est pas un résultat de recherche ordinaire. La revue n’accepte que les travaux considérés comme véritablement novateurs. Et le fait qu’une demande de brevet ait déjà été déposée et que ces travaux aient été nominés pour l’ETH Spark Award de cette année indique que l’ETH elle-même croit au potentiel commercial de cette technologie.
Les bases sont posées.
J’écris sur la technologie comme si c’était du cinéma – et sur le cinéma comme s’il était réel. Entre bits et blockbusters, je cherche les histoires qui font vibrer, pas seulement celles qui font cliquer. Et oui – il m’arrive d’écouter les musiques de films un peu trop fort.
Du nouvel iPhone à la résurrection de la mode des années 80. La rédaction fait le tri.
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