Un faisceau lumineux dessine un motif sur un cristal mince, et le long de ce motif, la chaleur se déplace dans la direction voulue, comme l'eau dans un canal creusé. C'est ainsi que fonctionne la nouvelle méthode pour contrôler les flux d'énergie sur des distances de quelques dizaines de nanomètres — des centaines de fois plus fines qu'un cheveu humain.
À l'intérieur du cristal d'oxyde de molybdène naissent des ondes particulières : les phonons-polaritons hyperboliques. Elles ressemblent à des vibrations élastiques du réseau cristallin qui transportent la chaleur, mais elles ne se propagent pas dans toutes les directions, seulement le long de certaines orientations. C'est comme si, dans une pièce, le son ne se propageait pas en sphère, mais en un faisceau étroit.
Auparavant, pour lancer de telles ondes, on déposait sur le cristal des disques ou des bandes métalliques découpés avec une précision nanométrique. C'était long et coûteux. Maintenant, on utilise un laser à la place du métal : il chauffe localement la couche inférieure en In₃SbTe₂, qui change de propriétés et se transforme en « rails » pour les polaritons. Le motif peut être effacé et redessiné — comme à la craie sur un tableau.
Les scientifiques ont testé la méthode sur différentes structures. Par exemple, un disque dessiné au laser concentrait la chaleur aussi bien qu'un disque d'or fabriqué de manière conventionnelle. Et avec deux disques, ils ont construit une cavité où les polaritons sont piégés, comme la lumière entre deux miroirs. En modifiant la distance entre les disques, on peut régler l'intensité de la concentration de chaleur au centre.
Cette approche fait gagner du temps et de l'argent, et surtout, elle permet de reconfigurer rapidement un dispositif pour une nouvelle tâche. Peut-être qu'un jour, les micropuces seront refroidies ou transmettront des signaux non pas par l'électricité, mais par des flux de chaleur dirigés, contrôlés par la lumière.
Les phonons-polaritons hyperboliques peuvent transporter la chaleur des milliers de fois mieux que le cristal lui-même sur lequel ils se déplacent — un peu comme un train transporte une cargaison plus vite qu'un piéton.