Face aux restrictions chinoises sur les terres rares, l’industrie européenne s’expose à des difficultés, notamment dans la fabrication de lasers. En Allemagne, des chercheurs s’emploient à trouver des alternatives.
Matériaux alternatifs : vers une nouvelle génération de lasers européens
Les lasers jouent un rôle central dans des domaines variés, allant de la médecine à l’informatique, avec même des perspectives prometteuses pour la transmission d’électricité sans fil. Cependant, leur fabrication repose largement sur l’utilisation de terres rares, notamment pour le “dopage” des cristaux et des fibres qui amplifient la lumière. Ces métaux rares, tels que le néodyme et l’ytterbium, proviennent principalement de Chine.
En avril dernier, face aux tensions croissantes avec les États-Unis, Pékin a décidé de restreindre ses exportations de sept types de terres rares stratégiques, touchant aussi des pays comme l’Allemagne et le Japon. Cette décision pourrait profondément affecter la chaîne d’approvisionnement européenne.
Pour contrer cette situation, l’Allemagne mise sur l’innovation
À l’institut Fraunhofer-Gesellschaft de Munich, les chercheurs s’emploient à concevoir des cristaux et fibres laser qui limiteraient, voire élimineraient, le recours aux terres rares.
Au cœur du laser, les cristaux ont pour fonction d’amplifier la lumière. Ils absorbent de l’énergie, souvent fournie par une diode, qui excite les ions dopants, généralement issus de terres rares, stockant temporairement cette énergie. Lors du retour des ions à leurs états initiaux, la lumière amplifiée est émise, la longueur d’onde variant selon le dopant utilisé, ce qui permet d’adapter le laser à différentes applications.
L’enjeu majeur pour les chercheurs consiste donc à développer des cristaux capables de résister à des radiations puissantes tout en réduisant ou en supprimant l’usage des métaux rares. Cela nécessite une refonte complète de la composition chimique des cristaux sans compromettre leurs performances.
Des travaux de recherche encore en phase exploratoire
Pour atteindre cet objectif, les scientifiques expérimentent diverses formules chimiques et contrôlent rigoureusement les conditions de croissance des cristaux, telles que la température et la pression. Ils emploient la diffraction des rayons X pour analyser la structure atomique des cristaux et détecter d’éventuelles imperfections. Le but est d’augmenter le “seuil de dommage” des cristaux, un indicateur clé de leur robustesse et longévité dans les lasers.
Les recherches en sont encore à un stade préliminaire, mais les efforts sont prometteurs. Comme l’explique Christelle Kieleck, responsable du département technologies laser au Fraunhofer IOSB, “ces procédés demandent beaucoup d’expertise et ne peuvent être largement automatisés”.
Malgré la complexité, l’équipe prévoit de dévoiler ses premières avancées lors du salon LASER World of PHOTONICS à Munich fin juin.
Source : GEO
