(Source: www.futura-sciences.com – Jean-Luc Goudet) – Des mini-antennes révolutionnaires pour un Wi-Fi dans le corps

Des antennes de moins d’un millimètre efficaces pour les ondes radio VHF et UHF, c’est possible, démontre une équipe de chercheurs américains. Un changement de paradigme permet ce tour de force : il faut en passer par des ondes acoustiques… À la clé, la possibilité de miniaturiser à l’extrême des appareils communicants, comme des implants, des téléphones ou tous les dispositifs de l’Internet des objets.

CE QU’IL FAUT RETENIR
Ce nouveau principe se base sur un effet magnétique de l’onde radio, qui fait osciller un matériau ferromagnétique. Couplé à lui, un cristal piézoélectrique transforme cette vibration en électricité, et inversement.
La méthode de fabrication est celle de la gravure des puces électroniques.
Les deux prototypes créés par une équipe américaine mesurent moins d’un millimètre et sont sensibles aux fréquences VHF et UHF.
Cette miniaturisation permet d’envisager des émetteurs-récepteurs suffisamment petits pour équiper des capteurs ou des implants médicaux.
Depuis ses débuts, l’utilisation des ondes radio exploite le même principe pour émettre et recevoir : une antenne métallique au sein de laquelle apparaît un courant électrique quand une onde la traverse. Inversement, une différence de potentiel appliquée à une antenne génère l’émission d’une onde radio, c’est-à-dire électromagnétique.
L’efficacité est liée à la longueur de l’antenne qui doit être proportionnée à la longueur d’onde du rayonnement pour qu’une résonance se produise. Il n’est donc pas possible de réduire ses dimensions autant qu’on le voudrait, avec une limite vers un dixième de la longueur d’onde. Par exemple, les ondes VHF, celles de la radio FM et de la télévision, vibrent à des fréquences de 30 à 300 MHz, soit des longueurs d’onde de 10 à 1 m. Elles sont de 1 m à 10 cm pour les UHF (ultra-high frequency), celles du Wi-Fi par exemple, de 0,3 à 3 GHz.

Un aimant fait vibrer un cristal piézoélectrique
C’est ce que savent tous les électroniciens, qui auront sans doute bientôt un nouveau chapitre à apprendre, peut-être titré Réception assistée par l’acoustique ou Antennes magnétoélectriques. En effet, une équipe de chercheurs aux États-Unis a exploré ce nouveau principe, aboutissant à une antenne de moins d’un millimètre, gravée sur un substrat de silicium avec les techniques de la fabrication des puces.
Leur dispositif réunit un matériau ferromagnétique et un cristal piézoélectrique. Ce « Nems » (Nanoelectromechanical systems) est le siège d’un couplage magnétique et non plus électrique avec l’onde électromagnétique.  (…)

 

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Illustration  © Tianxiang Nan et al., Nature, tel que reproduit dans ibid