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De la santé à l’énergie en passant par l’informatique ou la chimie, les recherches menées dans les labos trouvent régulièrement des prolongements dans le monde socio-économique. Découvrez sur ce blog des exemples de valorisation des recherches menées au CNRS, une des institutions les plus innovantes au monde.

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GreenerWave, une start-up en phase avec les ondes
07.03.2019, par Anaïs Culot
Une surface intelligente et à bas coût qui permet d’orienter les micro-ondes à volonté. De quoi améliorer l’utilisation des ondes électromagnétiques du wi-fi, des communications par satellite, des radars, du RFID ou encore de la 5G. Cette innovation, conçue par la start-up GreenerWave, sera présentée lors de la 5e édition Hello Tomorrow Global Summit, les 14 et 15 mars, à Paris, au Centquatre.

Au cœur d’un open space surchargé, à la médiathèque ou dans un café, vous vous installez prêt à travailler, ordinateur sur les genoux et café à portée de main. Manque de chance, vous semblez être la seule personne à ne pas capter le wi-fi. Et, après vérification, votre matériel n’y est pour rien. Alors que se passe-t-il ? Vous êtes peut-être assis au milieu d’un nœud de champ électromagnétique : une zone où la réception des ondes est nulle. Un phénomène dû aux ondes qui, piégées entre les murs, rebondissent sur les différentes surfaces de la pièce, par exemple les meubles ou les objets, donnant lieu à un chaos invisible. D’un extrême à l’autre, certaines zones de la pièce sont atteintes par un maximum d’ondes alors que d’autres n’en reçoivent aucune.

Dans des environnements intérieurs de plus en plus chargés par les ondes des téléphones, des objets connectés et des réseaux, pas étonnant que la start-up GreenerWave1 se soit demandé s’il était possible d’ajuster les micro-ondes émises par différentes sources électromagnétiques vers un récepteur ? « Nous avons inventé des matériaux intelligents capables de contrôler les ondes », présente Geoffroy Lerosey, chercheur CNRS en détachement à plein-temps dans la start-up et cocréateur GreenerWave avec Mathias Fink, chercheur à l’Institut Langevin2 qui a reçu en 2011 la médaille de l'innovation du CNRS. Incubée à l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris, la start-up développe des surfaces à bas coût aux propriétés modulables fonctionnant comme des miroirs orientant une onde dans une direction choisie. Communications satellites, radars, RFID ou encore 5G, la start-up surfe sur l’omniprésence des ondes dans notre quotidien et leurs futures applications.

Contrôle des ondes en milieu complexe

Depuis plus de vingt ans, l’Institut Langevin s’adonne à la culture des ondes. Ces dix dernières années, la thématique du façonnage de front d’onde (ou wavefront shaping) consiste à concevoir des matrices de cristaux liquides ou de micromiroirs mobiles permettant de contrôler des ondes optiques dans des milieux complexes. Leur orientation peut être maîtrisée en modifiant la configuration des surfaces sur lesquelles elles rebondissent. Ces résultats inspirent les chercheurs qui transfèrent ces connaissances dans GreenerWave. « Nous avons fabriqué des surfaces permettant de faire la même chose avec des micro-ondes », explique Mathias Fink.

Les métasurfaces de GreenerWave consistent en un groupement d’éléments de taille centimétrique appelés pixels agissant comme un ensemble de micromiroirs. Chaque pixel transmet ou réfléchit l’onde incidente. Les interactions entre micromiroir et micro-ondes sont modifiées individuellement par un simple mécanisme électronique. En effet, la surface est contrôlée par un algorithme qui oriente les ondes une fois qu’elles sont entrées en contact avec la surface. Sans câble, ni antenne, cette technologie vise à améliorer l’utilisation des ondes électromagnétiques pour baisser les consommations d’énergie.
 

Placée sur les murs d’une pièce par exemple, elle permet de refocaliser un signal en temps réel et en un point donné. « On a compris que plus un environnement est complexe, plus c’est simple de contrôler les ondes. Cela nous permet d’établir des surfaces plus simples que nos concurrents avec moins d’électronique », résume Mathias Fink.

Actuellement en test à l’Institut Langevin, cette métasurface est constituée d’éléments de taille centimétrique, appelés pixels. Chacun d’eux transmet ou réfléchit l’onde incidente. Une fois les ondes entrées en contact avec la surface, un algorithme permet de les orienter.
Actuellement en test à l’Institut Langevin, cette métasurface est constituée d’éléments de taille centimétrique, appelés pixels. Chacun d’eux transmet ou réfléchit l’onde incidente. Une fois les ondes entrées en contact avec la surface, un algorithme permet de les orienter.

La recherche continue notamment avec les travaux de thèses de Philipp del Hougne publiés en début d’année. « Nous utilisons les surfaces pour augmenter le débit d’information transmise entre plusieurs récepteurs et émetteurs en simultané », explique le jeune chercheur de l’Institut de physique de Nice3. Une étape importante pour conquérir des environnements aussi complexes que les bureaux où les ondes foisonnent.

Inventaires autonomes

Dans un premier temps, GreenerWave destinait sa technologie aux télécoms mais en l’absence de besoin immédiat de ce secteur, la start-up décide de la réorienter au service de l’IoT (pour Internet of Things, « Internet des objets » et de la RFID (pour Radio Frequency Identification, « radio-identification). Celle-ci s’appuie sur un transfert d’énergie électromagnétique entre une étiquette et un émetteur radio. Des données enregistrées dans la puce électronique de l’étiquette sont ainsi transférées.

De plus en plus d’acteurs de la vente au détail utilisent un code-barres connecté RFID pour marquer leurs produits. Scanner un code-barres en caisse n’est pas nécessaire, il suffit de placer l’article dans un bac pour l’ajouter à la facture. Toutefois, les lecteurs de ces caisses automatiques ne détectent pas toujours l’ensemble des tags de radio-identification. « Cela peut être dû à l’environnement complexe, la densité d’objets ou leur nature (liquide par exemple), précise Geoffroy Lerosey, mais en rendant l’environnement intelligent pour qu’il participe à la lecture des ondes du RFID, on parvient à lire 100 % des objets contre 80 % auparavant»

Valentin Ollier, élève ingénieur ESPCI Paris en train de faire des réglages sur le bac RFID pour caisse automatique (self-checkout).
Valentin Ollier, élève ingénieur ESPCI Paris en train de faire des réglages sur le bac RFID pour caisse automatique (self-checkout).

Au-delà des caisses automatiques, la société a développé une armoire qui s’inventorie. L’intérieur de celle-ci est recouvert de métasurfaces intelligentes et remplie d’objets RFID à inventorier. Il suffit de fermer la porte et de récupérer l’inventaire sur un ordinateur. À plus grande échelle, la start-up veut adapter sa technologie à tout un magasin en intégrant ses surfaces sur les murs et les étagères pour ne plus manquer le moindre produit en rayon. Elle travaille sur l’insertion d’intelligence artificielle dans son dispositif qui lui faciliterait la localisation d’une marchandise au sein d’un bâtiment.
 

Vers l’autonomie énergétique

L’omniprésence des ondes inspire d’autres applications potentielles sur lesquelles GreenerWave commence à s’investir. « On va vers des systèmes autonomes et intelligents comme les voitures ou les robots. On peut utiliser notre technologie pour les radars à bord des voitures autonomes afin d’améliorer la détection des obstacles, par exemple », mentionne Mathias Fink.

Une autre ambition animant cette société : le déploiement de satellites distribuant une connexion très haut débit partout dans le monde. La start-up collabore en ce sens avec l’Institut Langevin. « Pour recevoir un signal satellite, il faut pointer très précisément sur lui. On souhaite utiliser notre technologie pour concevoir des antennes hyperdirectives pouvant viser dans n’importe quelle direction », présente Geoffroy Lerosey.

Enfin, comme son nom l’indique GreenerWave prône l’énergie verte. Elle mène des recherches afin de rendre sa technologie énergétiquement autonome en captant celle des ondes électromagnétiques par exemple. À plus long terme, la start-up attend l’arrivée de la 5G avec impatience. Les maisons et les villes connectées de demain élargiront sans aucun doute son terrain de jeu. ♦

Rendez-vous
Hello Tomorrow Global Summit
 

Notes
  • 1. La société, fondée en 2015, compte cinq employés, mais espère agrandir rapidement ses rangs. Elle s’appuie sur le binôme opérationnel science-business constitué de Geoffroy Lerosey, détaché à plein temps du CNRS et chargé de la R&D, et Timothée Laurent à la direction.
  • 2. Unité CNRS/ESPCI Paris/Université Paris-Diderot/Sorbonne Université.
  • 3. Unité CNRS/Université Nice Sophia Antipolis/Université Côte d’Azur.

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