microphone

Un livre dont les pages sont maintenues par des loquets : on ne peut les tourner que si l'on sait cliquer sur la tranche. C'est à peu près ainsi que fonctionne le métamatériau mécanique dont il est question. Chaque cellule est une petite masse à l'intérieur d'une plus grande, reliée à celle-ci par une poutre élastique. La poutre peut occuper deux positions stables, comme un interrupteur.

L'interprète sursaute au moindre bruissement dans la salle, et une réunion d'une heure en dure deux. C'est pareil pour un gyroscope capacitif : pour entendre le déplacement nanométrique de la masse, il lui faut des entrefers parfaitement ajustés entre les plaques. Plus le capteur est petit, plus il est difficile de maintenir cette précision.

Dans les années 1980, le concours DARPA de reconnaissance vocale a mis fin au débat entre les méthodes statistiques et les règles écrites à la main, établissant une norme unique pour tout le domaine.

Un vortex magnétique ressemble à un petit tourbillon dans la mer, mais au lieu de l'eau, c'est l'aimantation qui tourne. Ces vortex pourraient devenir des cellules de mémoire dans les ordinateurs du futur, mais pour écrire et lire des informations, il faut pouvoir déplacer chaque vortex individuellement.

L'orchestre joue, mais le chef d'orchestre n'entend qu'un bourdonnement général. Chaque instrument joue sa partition, et impossible de distinguer la flûte de la contrebasse. Il faut un analyseur de spectre — un dispositif qui décompose le son par fréquences.

Des cellules de vaisseau sanguin ont été ensemencées sur une membrane transparente de 700 nanomètres d'épaisseur — cent fois plus fine qu'un cheveu humain. Sous la membrane se cachent des électrodes plates.

Le magnétoencéphalographe, un appareil qui ressemble à un casque muni de centaines de capteurs, capte les faibles champs magnétiques produits par les neurones en activité. Lorsqu'une personne écoute de la parole, ces signaux renferment des empreintes des mots entendus.

Des cristaux collés à l'extérieur et à l'intérieur d'une paroi métallique agissent comme un canal invisible. L'un, recevant du courant, se met à vibrer, et ces vibrations, telles des ondulations à la surface de l'eau, se propagent dans toutes les directions à travers le métal.

Dans les transports rapides, l'Internet mobile ralentit : le signal, qui file à la vitesse de la lumière, se brouille comme le paysage qui défile par la fenêtre. Les ingénieurs ont trouvé le moyen de tasser les données plus serré sans les laisser se mélanger.

Les aides auditives traditionnelles ressemblent à un cuisinier qui prépare une recette à l'aveugle. Elles analysent le désordre sonore entropique capté par le microphone et, sur cette base, amplifient la parole. Dans un café bruyant, cette approche se trompe souvent.

Un micro cardioïde ordinaire, comme une oreille, entend mieux devant lui, mais ses mesures se brouillent si le son vient de côté. La solution ? Rassembler plusieurs de ces « oreilles » sur une sphère. On obtient ainsi une boule sonore qui capte le signal dans toutes les directions.

Une goutte d'huile dans un verre d'eau se rassemble en une sphère. À l'intérieur d'une cellule vivante, une séparation similaire se produit, mais au lieu d'huile, ce sont des protéines et des acides nucléiques qui forment des gouttes denses — des condensats.

La lumière a besoin d'espace. L'objectif d'un appareil photo est à plusieurs centimètres du capteur pour que les rayons aient le temps de se focaliser. Et maintenant, cet espace a été réduit à l'épaisseur d'une feuille de papier — et la lumière se comporte pourtant comme si elle avait parcouru ses centimètres légitimes.

Le cerveau est une forteresse. Il est protégé par une couche dense de cellules qui ne laisse passer que les substances nécessaires. Les médicaments ne peuvent pas franchir cette barrière, c'est pourquoi de nombreuses maladies du cerveau sont si difficiles à traiter. Des scientifiques ont trouvé un moyen d'entrouvrir les portes de la forteresse.

Chaque voyelle correspond à une forme particulière de la bouche, de la langue et du pharynx. Lorsqu'on prononce « a », « i » ou « u », ce n'est pas seulement l'air qui change à l'intérieur de la tête, mais aussi la façon dont les ondes radio la traversent.

Les microbalances à quartz sont de fines lamelles qui vibrent à une fréquence de cinq millions de fois par seconde. Si une goutte de liquide tombe dessus, la vibration change : grâce à ces modifications, on peut connaître la masse de la goutte et son élasticité.

Un laser ordinaire est un amplificateur de lumière dans lequel des atomes, après avoir reçu de l'énergie, émettent ensemble des ondes de même fréquence.

Une lentille ordinaire réfracte toujours la lumière de la même manière. Ses propriétés sont figées dans le verre pour toujours. Mais voici qu'apparaît une surface qui change les règles du jeu en pleine action. Des scientifiques ont fabriqué un film extrêmement mince avec des éléments résonants et l'ont imprégné de cristaux liquides — la même substance que celle des écrans de téléphone.

La parole ressemble à un orchestre où chaque note doit retentir au bon moment. Le cerveau transforme une pensée en une chaîne de sons en une fraction de seconde, et on ignorait jusqu'ici comment il gère cette hiérarchie — des sons individuels aux syllabes et aux mots entiers.

Les ordinateurs et capteurs quantiques fonctionnent à des fréquences micro-ondes, mais pour transmettre leurs signaux sur de longues distances, on utilise la fibre optique, qui emploie la lumière.

Une bulle de gaz dans l'eau chante fort : c'est la résonance de Minnaert. Le liquide dense empêche la bulle de se comprimer rapidement, la forçant à vibrer. Dans l'air, cet effet n'existe pas : l'air est trop léger. Mais si on habille la bulle d'une enveloppe de silicone souple, semblable à du caoutchouc, elle joue le rôle de la masse d'eau.

Une feuille de papier ordinaire paraît blanche parce qu'elle diffuse tous les rayons de manière chaotique. En revanche, l'aile d'un papillon scintille de bleu et de vert sans une seule goutte de peinture : sa surface est couverte de microsillons qui éteignent certaines ondes lumineuses et en amplifient d'autres.

La recharge sans fil dans une pièce, c'est comme une piscine : l'énergie-eau est éclaboussée partout, et les minuscules capteurs-flotteurs bougent à peine. Leurs bobines sont trop petites pour puiser dans le champ répandu. L'énergie ne voyage pas à la vitesse de la lumière comme les ondes radio ; elle attend d'être collectée.

Un métal, c'est une mer d'électrons qui se déplacent presque librement, n'entrant en collision que de temps en temps. Mais dans certains matériaux, cette mer devient soudainement visqueuse et imprévisible : les électrons cessent de se comporter comme des particules indépendantes. Les physiciens appellent cet état « non liquide de Fermi », et il reste encore une énigme.

Le son dans un solide, ce sont des ondes de compression et de dilatation qui courent le long des atomes, comme des ondulations sur un matelas à ressorts. Si l'on dispose des obstacles avec le bon espacement, les ondes à certaines fréquences ne peuvent pas passer – elles sont réfléchies.

Les ondes radio nous entourent, mais notre œil ne les voit pas. Ce nouveau capteur, de la taille d'un ongle, les transforme en une tache colorée sur un petit écran. À l'intérieur de la puce se trouve une couche de cristaux liquides, ceux-là mêmes que l'on trouve dans les écrans de téléphone. Parmi eux sont tissés de fins fils ferromagnétiques.

Le son à la surface d'un cristal, c'est comme des rides sur l'eau, mais qui courent sur un solide. Ces rides s'appellent des ondes acoustiques de surface : elles se déplacent cent mille fois plus lentement que la lumière, ce qui permet de les comprimer en de très courts segments et de les loger sur une puce minuscule.

Si l'on comprime une plaque avec des cellules en accordéon, une onde de pli la parcourt — comme un pli qui se propage sur un tapis quand on le pousse du pied. Ces ondes savent faire basculer le matériau entre deux formes stables, et c'est sur ce principe que l'on construit la mémoire mécanique. Mais si un pied de table se trouve sur le chemin du pli, celui-ci se coince.

L'eau dans une fente étroite avance toute seule — c'est l'effet capillaire, qui fait monter la sève dans une tige. Mais si une marche se dresse sur son chemin, le liquide peut se figer, comme un voyageur devant un seuil élevé. Les scientifiques ont construit de minuscules canaux en verre et ont observé quand une goutte franchit la marche et quand elle reste bloquée.

Dans les matériaux stratifiés minces, la chaleur s'évacue mal, comme une foule dans un couloir étroit. Dans le cristal de ReS2, les couches sont empilées les unes sur les autres et la chaleur peut les traverser.

Un signal micro-onde qui ne tremble pas à cause des interférences est indispensable en radar comme en télécommunications. Jusqu'ici, on obtenait un signal pur avec des installations encombrantes, où lasers et résonateurs trônaient sur une table optique.

Une fine pellicule, prise entre deux piliers métalliques, tremble au moindre choc. Ses mouvements sont captés par un résonateur micro-onde — une cavité où les ondes radio rebondissent comme le son dans une pièce vide. Lorsque la membrane se déplace, la réponse de la cavité change.

Un ordinateur quantique ressemble à un orchestre où chaque qubit est un musicien et la mesure, une tentative du chef d'orchestre d'entendre qui a joué quoi. Mais la salle est bruyante : le signal s'atténue, comme un son à travers un mur épais, et le chef lui-même confond parfois les notes.

Un tampon en caoutchouc ordinaire amortit les vibrations comme une épaisse couverture étouffe le son : plus c'est épais et lourd, mieux c'est. Les ingénieurs rêvent depuis longtemps d'un matériau léger qui « dévorerait » les oscillations aussi bien qu'un amortisseur massif.

Dans le récepteur d'un télescope pointé vers la plus ancienne lueur de l'Univers se trouve une minuscule plaque thermomètre. Elle est si sensible que la chaleur d'un seul photon peut la réchauffer sensiblement. Mais pour entendre ce murmure de chaleur, il faut un intermédiaire : un amplificateur qui n'ajoute pas son propre bruit.

Le four à micro-ondes réchauffe les aliments, mais ce circuit, lui, capte l'énergie des ondes radio. Des ingénieurs ont construit un redresseur qui transforme des micro-ondes de 5,8 GHz en courant continu. La grande nouvelle : il ne contient aucun condensateur — ces petits accumulateurs de charge que l'on trouve habituellement dans tous les redresseurs.

Le son ne sert pas seulement à entendre, il peut aussi pousser. Un vortex ultrasonique est une onde sonore enroulée comme un entonnoir dans un coquillage : au centre, le silence, et sur les bords, une pression rotative. Cet entonnoir peut capturer de petites particules et les transporter sans y toucher.

Une goutte d'encre tombe dans un verre d'eau — et au lieu d'une tache uniforme, un anneau naît, qui se met aussitôt à tournoyer. C'est à peu près ainsi que naît un skyrmion : la lumière émise par une source minuscule s'enroule en un tourbillon stable. Jusqu'à présent, de tels tourbillons n'étaient obtenus qu'avec de grands lasers.

Une poutre fine et flexible tremble sous un choc, et l'onde court le long d'elle comme une ride sur l'eau. Le long de la poutre sont disposées sept paires : un capteur détecte la flexion, un moteur pousse immédiatement la poutre en réponse. Chaque paire agit comme un petit diapason qui oscille en opposition de phase et amortit les vibrations en son point.

La pointe d'un microscope à effet tunnel plane au-dessus de la surface à une distance inférieure au diamètre d'un atome. D'habitude, elle sonde le relief comme un doigt lit une page en braille. Désormais, cette même pointe a appris à écouter les frémissements d'une membrane de la taille d'un ongle.