Le film ultra-mince est tendu sur une structure en plastique en forme d'anneau. Selon l'angle de vue, il apparaît tantôt presque transparent, tantôt scintillant en or, rouge ou vert. La microstructure métallique de la surface du film est responsable de ce jeu de couleurs : des motifs microscopiques de haute précision en or pur. Aussi beau qu'il puisse paraître, ce film n'est pas un objet de décoration, mais un filtre high-tech pour le rayonnement térahertz, et le premier produit de la spin-off de l'Empa, Lepto GmbH.

Lepto, qui signifie « mince » en grec, est un nom approprié, car le filtre a une épaisseur d'à peine un micromètre – un millième de millimètre. La jeune entreprise a été fondée en avril 2025 à Dübendorf par les chercheurs de l'Empa Elena Mavrona et Erwin Hack. Au cours des six années précédentes, ils s'étaient déjà penchés sur le rayonnement térahertz au laboratoire « Transport at Nanoscale Interfaces » de l'Empa.

« Avec des longueurs d'onde comprises entre 0,3 et 3 millimètres, le rayonnement térahertz se situe à la frontière entre l'optique et l'électronique », explique Elena Mavrona, aujourd'hui CEO de Lepto. Dans le spectre électromagnétique, le domaine du térahertz se situe entre les ondes courtes de la lumière et les ondes infrarouges et les ondes plus longues des micro ou gigahertz que nous utilisons pour la plupart de nos technologies de communication sans fil, du Bluetooth au WLAN.

Combler l'écart

Comparé à ses « voisins » spectraux, le domaine des térahertz a longtemps été peu exploré ; les technologies permettant de produire et de mesurer le rayonnement térahertz étaient peu nombreuses. Ce n'est que depuis une trentaine d'années que ce « gap térahertz » a commencé à se combler. En effet, le rayonnement térahertz promet de nombreuses applications en médecine, en communication et en recherche de matériaux. C'est précisément ce genre d'applications que Lepto veut rendre possibles avec ses produits : Des composants qui permettent d'émettre et de détecter des rayons térahertz.

La spin-off est née d'un projet de recherche dans le cadre duquel Erwin Hack, Elena Mavrona et leurs collaborateurs ont réussi à développer une structure particulièrement fine pour des filtres térahertz très efficacement. Ils ont déposé un brevet pour cette technologie. « En fait, nous n'avions jamais prévu de créer une entreprise », sourit Erwin Hack, CTO de Lepto. « Mais nous avons reçu de nombreuses demandes d'autres instituts de recherche, et ils étaient très satisfaits des performances de nos filtres. C'est là que nous avons compris qu'il y avait un marché ».

Les filtres ne sont qu'un début. « Nous travaillons également sur d'autres composants pour le rayonnement térahertz, comme les polariseurs », explique Elena Mavrona. Ce qui distingue les produits Lepto de la concurrence, c'est leur faible épaisseur. Le film polymère qui sert de substrat à la microstructure en or du filtre proprement dit est extrêmement fin et hautement transparent pour toutes les zones du spectre électromagnétique. Cela rend les filtres résultants particulièrement efficaces – mais aussi très légers et peu encombrants.

Des satellites aux hôpitaux

C'est pourquoi les fondateurs de la spin-off voient un marché important pour leurs produits dans le domaine de l'aérospatiale, où le poids des composants joue un rôle clé – et où les rayons térahertz trouvent plusieurs domaines d'application en même temps. « D'une part, la spectroscopie térahertz est une excellente méthode pour étudier de nombreux phénomènes en astrophysique et en géophysique », explique Elena Mavrona. « Mais d'autre part, le térahertz est aussi parfaitement adapté à la communication entre satellites, ainsi qu'entre un satellite et la Terre ». Selon Erwin Hack, la fréquence plus élevée du rayonnement térahertz par rapport aux technologies de communication conventionnelles permet une transmission plus rapide des données. Comme le rayonnement a des longueurs d'onde plus courtes que son « grand frère » le gigahertz, il ne porte pas aussi loin – un avantage qui rend les technologies de communication basées sur le térahertz plus sûres.

L'espace est toutefois loin d'être le seul domaine d'application du rayonnement térahertz et des composants de Lepto. Dans l'atmosphère, le rayonnement est certes diffusé relativement rapidement et ne s'étend que sur de courtes distances. Il est néanmoins considéré comme l'une des technologies clés de la 6G, la prochaine norme de téléphonie mobile, qui devrait être encore plus rapide et plus efficace sur le plan énergétique que la norme 5G actuellement en vigueur.

Les ondes térahertz présentent également un grand potentiel pour la médecine, car elles peuvent pénétrer les couches superficielles des tissus. Comme leurs voisines du spectre électromagnétique, les ondes térahertz ne sont pas ionisantes et sont donc plus sûres que les rayons X. Comme ils sont sensibles à la surface, ils sont principalement développés pour des applications sur la peau, par exemple pour le diagnostic du cancer ou l'examen de vaisseaux sanguins superficiels ou de plaies. Un autre domaine d'application est celui de la sécurité, par exemple pour les bodyscans dans les aéroports.

Actuellement, la demande de filtres et de polariseurs térahertz de Lepto provient principalement de la recherche. Outre les applications dans la spectroscopie pour l'étude des matériaux, des recherches sont également menées sur les ordinateurs quantiques basés sur le térahertz. « Nos filtres sont très fins et nous fabriquons les cadres sur mesure par impression 3D », explique Elena Mavrona. Cela permet à la jeune entreprise de fabriquer des systèmes de filtres à la fois complexes et compacts, exactement selon les souhaits du client. « Nous nous réjouissons de pouvoir bientôt commercialiser nos produits », concluent les deux fondateurs.

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Encadré
Lepto GmbH est une spin-off de l'Empa et est soutenue par glatec, l'incubateur d'entreprises de l'Empa. Les fondateurs bénéficient d'un coaching de glatec ainsi que d'un « coaching initial » avec le soutien d'Innosuisse. Lepto est accompagnée par d'autres membres du laboratoire « Transport at Nanoscale Interfaces », dont le co-inventeur Ivan Shorubalko et les conseillers Rolf Brönnimann, Tero Kulmala et Jonas Gartmann. La spin-off est actuellement à la recherche d'un financement de pré-amorçage. Elena Mavrona a reçu le « Empa Entrepreneur Fellowship » pour la spin-off.