Conception de matériaux à bandes interdites inspirée par la morphogenèse

Discipline

Sciences et ingénierie pour l’information

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Morphogenèse, Auto-Organisaton, Matériaux désordonnés hyperuniformes, Bandes interdites, Guides d'ondes

Mots-clés

Ordre et désordre (physique) - Conception technique

Dans ce travail, nous proposons une nouvelle technique générative pour la conception de matériaux à désordre corrélé, inspirée par la théorie de la morphogenèse d’Alan Turing sur la structuration des organismes vivants. Contrairement aux méthodes conventionnelles qui s’appuient sur des techniques d’optimisation telles que la descente de gradient ou les algorithmes stochastiques, notre approche repose sur des interactions locales simples guidant l’auto-organisation des motifs générés. En éliminant la nécessité de minimiser une fonction de coût et en décentralisant les contraintes de conception, cette technique devient intrinsèquement évolutive pour la création de grands domaines avec un contrôle précis du désordre. À titre de validation, elle a permis la génération de matériaux désordonnés hyperuniformes auto-organisés présentant des bandes interdites électromagnétiques isotropes. Ces structures ont été exploitées pour concevoir des guides d’onde de formes libres, démontrant d’excellentes performances en transmission sans nécessiter les processus d’optimisation typiquement requis pour les cristaux périodiques conventionnels. Cette méthode offre ainsi des perspectives prometteuses pour l’automatisation de la conception de dispositifs de grandes dimensions intervenant dans une large gamme d’applications.