Une onde lumineuse ressemble à une corde que l'on secoue : elle oscille dans un plan précis. Cette propriété, la polarisation, renseigne sur la forme et la composition des objets. Mais la capter n'est pas simple, surtout si l'on veut couvrir une large gamme de couleurs. Habituellement, on assemble des systèmes encombrants de lentilles et de filtres.

Des physiciens ont proposé de se contenter d'une fine écaille de matériau magnétique, le CrCl3. Le cristal, sans artifice externe, ressent lui-même la direction des oscillations de la lumière. Sa plage de fonctionnement est énorme : de 300 à 1700 nanomètres, de l'ultraviolet à la chaleur infrarouge. À l'intérieur du matériau naissent des excitations de longue durée, les excitons, qui vivent des microsecondes. C'est comme un écho qui s'attarde dans le cristal et amplifie le signal électrique de manière répétée : l'amplification dépasse 45 000 fois.

Le plus intéressant commence lorsque la couleur de la lumière incidente change. Les différents excitons du cristal sont orientés différemment : leurs dipôles (axes de sensibilité) pointent dans des directions variées. Selon l'énergie des photons, la réponse du détecteur pivote dans le plan. Si l'on éclaire sous un angle, les dipôles verticaux se réveillent. La compétition entre les différentes transitions excitoniques fait que la sensibilité à la polarisation non seulement tourne, mais change aussi de signe. En conséquence, le degré de polarisation peut être ajusté en continu de −90 % à +75 %.

Résultat : un minuscule cristal fonctionne comme un filtre polarisant réglable, contrôlé par la couleur et l'angle d'éclairage. Cela promet des caméras et des capteurs qui voient des détails invisibles à l'œil nu : les contraintes dans le verre, la structure des tissus, la composition des nuages.