En ce moment même, vous en avez des millions sous les yeux : des pixels (contraction de l’anglais « picture element », « élément d’image »), qui sont les plus petites unités d’une image numérique. Sur l’écrasante majorité des écrans modernes, chaque pixel est en fait composé de trois sous-pixels encore plus petits : un rouge, un vert et un bleu (le système RVB). En faisant varier l’intensité lumineuse de ces trois couleurs primaires, le pixel recrée n’importe quelle nuance du spectre visible ; lorsqu’il est assemblé à tous ses voisins, il peut donc recomposer tout ce que votre œil perçoit sur un écran.
Il est aujourd’hui partout : dalles de smartphones, téléviseurs, capteurs d’appareils photo, montres connectées ou panneaux publicitaires. Qu’ils émettent de la lumière (comme dans un écran) ou qu’ils la reçoivent (dans le capteur d’un appareil photo, par exemple), les pixels n’ont jamais su remplir plus d’une fonction à la fois et s’en tiennent à ce rôle unique, soit passif, soit actif. C’était sans compter ce nouveau coup d’éclat de l’ETH Zurich, connu pour ses folles innovations (puce détectrice de deepfakes, ou traitement novateur des déchets électroniques, entre autres).
Une des équipes de l’École polytechnique fédérale vient de présenter le tout premier pixel « bidirectionnel », dans une étude publiée le 24 juin 2026 dans la revue Nature. Baptisé pixel de Fourier, il est capable d’émettre un signal lumineux et de l’analyser simultanément au sein d’un seul et même composant.
Le pixel de Fourier : un pixel à double sens
Pour parvenir à créer ce nouveau type de pixel, les chercheurs ont exploité un comportement fondamental de la lumière : l’interférence. Il faut d’abord se représenter la lumière comme une onde, c’est-à-dire une vibration qui se propage à la manière des vagues à la surface de l’eau, avec ses creux et ses sommets qui se succèdent.
Lorsque plusieurs de ces ondes se rencontrent, elles s’additionnent. Si les sommets de l’une coïncident avec les sommets de l’autre, elles se combinent et la lumière devient plus intense ; si au contraire le sommet de l’une tombe sur le creux de l’autre, les deux s’annulent et l’obscurité l’emporte. Ce décalage entre les ondes porte un nom, la phase, et c’est en le maîtrisant que l’on décide où la lumière brille et où elle s’éteint. Pour le régler à volonté, les chercheurs ont gravé dans une puce des reliefs d’une extrême finesse, précis à quelques nanomètres près (un nanomètre valant un millionième de millimètre), qui forcent chaque onde à se décaler exactement comme ils le souhaitent.
À l’intérieur d’un pixel normal, la lumière ne fait qu’aller dans un sens, soit projetée vers l’extérieur par un écran, soit recueillie par un capteur, sans transformation en chemin. Dans le pixel de Fourier, son parcours se scinde en deux étapes qui se déroulent toutes deux à l’intérieur du composant. Elle est d’abord captée sur un bord du pixel et transformée en une onde qui se propage à la surface même du matériau, sans jamais le quitter.
Elle chemine ainsi jusqu’à une autre partie du pixel, où cette onde de surface ressort et redevient de la lumière ordinaire. C’est en réglant la façon dont ces ondes se rejoignent et interfèrent que l’équipe fait apparaître des motifs et des images en couleur. Exemple ci-dessous, avec le logo de l’ETH Zurich intégralement recréé grâce à des pixels de Fourier.
Un concept scientifique aux applications illimitées en quête de standardisation
À court terme, l’équipe veut réunir ces pixels en une seule matrice : en les disposant côte-à-côte comme sur une dalle d’écran, ils pourraient ainsi fabriquer des appareils qui afficheraient et filmeraient à la fois.
À plus longue échéance ils ambitionnent même de faire du pixel un calculateur autonome, car les ondes qui courent à sa surface transforment la lumière à même le matériau : le composant pourrait interpréter une image dès qu’il la reçoit, sans jamais la transmettre à un ordinateur. Pour David Norris co-auteur de l’étude et professeur au Laboratoire d’ingénierie des matériaux optiques de l’ETH Zurich, les pixels de Fourier « pourraient devenir un outil utile dans de nombreux domaines ».
On peut imaginer, dès lors, des écrans sans encoche ni caméra visible, des casques de réalité virtuelle allégés grâce à un suivi oculaire intégré à la dalle, des capteurs médicaux optiques invisibles ou des écrans de visioconférences plus ergonomiques. À condition, bien sûr, que l’industrie s’empare de la trouvaille : ces débouchés restent hypothétiques, la solidité théorique d’une découverte ne présageant jamais de son succès commercial.
- Des chercheurs de l’ETH Zurich ont développé un pixel bidirectionnel capable d’afficher et d’analyser la lumière simultanément.
- Baptisé pixel de Fourier, ce composant utilise l’interférence de la lumière pour créer des images tout en captant des données.
- Cette innovation pourrait révolutionner les écrans de demain et ouvrir la voie à des applications variées dans de nombreux domaines.
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