Une lumière qui file deux fois plus vite sur les « rails » du cristal express
Dans un cristal de titanate de baryum règne un champ électrique interne — comme un aimant permanent, mais pour les charges. Quand une impulsion lumineuse le frappe, elle arrache des électrons qui se mettent à s'agiter, percutant les atomes. Mais le cristal n'est pas identique dans toutes les directions : il possède un axe le long duquel le champ est le plus intense.
Les chercheurs ont envoyé une impulsion laser sur le cristal tout en surveillant deux choses : les vibrations du réseau atomique (par diffraction électronique ultrarapide) et le mouvement des charges (par microscopie électronique des champs). Résultat : lorsque la lumière oscillait le long de cet axe, les électrons cédaient leur énergie aux vibrations du réseau deux fois plus vite qu'avec une polarisation perpendiculaire.
Ensuite, les électrons et les trous (les places vides laissées par les électrons) séparés par la lumière s'écartent sous l'effet du champ interne — comme un couple qu'on tire dans des directions opposées sur une piste de danse. Cela génère une tension qu'on peut récupérer. Ce cheminement en étapes — du photon aux vibrations du réseau, puis à la séparation des charges — explique pourquoi le titanate de baryum est si efficace pour convertir la lumière en électricité.
En somme, dans ce cristal, la lumière agit comme un coursier qui d'abord écarte la foule (les atomes), puis fait sortir les couples (les charges) par des issues différentes. Et si le coursier emprunte la grand-rue (le long du champ), la foule s'écarte plus vite.
Le titanate de baryum est le matériau des condensateurs présents dans une carte électronique sur deux : il accumule la charge comme une éponge absorbe l'eau, et sous pression ou à la chaleur, il génère lui-même une tension.
Dans « Star Trek », les cristaux de dilithium contrôlent la réaction d'antimatière ; ici, un ferroélectrique contrôle la lumière — un peu comme un cœur de distorsion, mais à l'échelle d'une paillasse de laboratoire.