Le verre dichroïque, un verre aux propriétés fascinantes

Somptueux, précieux, magiques… les bijoux en verre dichroïques fascinent! Comment ne pas tomber sous le charme de leurs reflets colorés, qui changent selon l’angle et la source de la lumière?

Le verre dichroïque est d’ailleurs la vedette de la collection Mermaid, une collection de bijoux glamour qui met en lumière les femmes par ses reflets scintillants.

Mais d’où vient ce verre énigmatique et son éclat métallique, et comment fait-il pour capter la lumière et nous renvoyer ces couleurs iridescentes? 

Mais d’abord, qu’est-ce que le dichroïsme ?

Le mot “dichroïque” vient du Grec διχροος  (dikhroos) , qui signifie littéralement “deux couleurs”.

Le terme dichroïque qualifie tous les objets capables de séparer un faisceau lumineux en deux faisceaux dont les composantes spectrales sont différentes.

Lorsque vous regardez un verre dichroïque, il semble en effet avoir plusieurs couleurs en même temps, surtout lorsqu’il est vu avec un éclairage différent.

C’est un phénomène que l’on peut observer à l’état naturel dans certains minéraux, qui transmettent une couleur différente en fonction de la polarisation de la lumière qui les éclaire (comme la tourmaline ou la cordiérite).

Le verre n’étant pas un cristal mais une structure amorphe, il n’est pas naturellement dichroïque.

Cependant, il est possible de le modifier pour qu’il acquière cette propriété. C’est ce que je vous propose de découvrir…

Quand est apparu le verre dichroïque?

L’apparition des premiers objets en verre dichroïque remonte à l’Antiquité. C’est en tout cas ce que semble attester la “coupe de Lycurgue”, un magnifique objet décoratif romain datant de 400 apr. J.-C. environ.

Cette merveille est faite d’un verre qui change de couleur quand il est traversé par la lumière. En effet, lorsqu’elle est éclairée de face, elle apparaît verte et opaque, et lorsque la lumière passe à travers (éclairage de l’intérieur ou par derrière) elle apparaît rouge.

Au Moyen-Âge et à la Renaissance, les artisans verriers tentèrent également de reproduire l’aspect des pierres précieuses en introduisant de très fines particules de métal dans le verre.

Dans les années 1950 et 1960, la NASA développa la production de verre dichroïque comme mécanisme de protection des astronautes. Étant donné que les matériaux transparents ordinaires n’étaient pas en mesure de protéger à la fois les humains et les engins spatiaux des rayonnements destructeurs de la lumière solaire non filtrée, le verre dichroïque fut utilisé comme barrière efficace contre les radiations.

C’est vers la fin des années 1990 que le verre dichroïque fut enfin introduit dans le domaine artistique par l’entreprise Coatings by Sandberg (CBS), qui comprit l’immense potentiel du verre dichroïque et développa sa fabrication et sa commercialisation, pour le plus grand bonheur des artistes verriers!

Quel est le secret des propriétés optiques captivantes du verre dichroïque?

Avec ses couleurs chatoyantes et ses reflets métalliques, le verre dichroïque intrigue.

La principale caractéristique du verre dichroïque est qu’il a deux couleurs : une couleur transmise (quand la lumière passe à travers le verre) et une couleur réfléchissante complètement différente (quand la lumière se reflète sur le verre). En outre, ces deux couleurs changent en fonction de l’angle de vue et de la source lumineuse (naturelle ou artificielle).

Il faut préciser qu’aujourd’hui, ce qu’on appelle couramment « verre dichroïque » est en fait un filtre d’interférence optique, appliqué de façon permanente à la surface d’un morceau de verre “normal”.

Ce filtre dichroïque est constitué de couches extrêmement fines d’oxydes métalliques. Les couleurs obtenues sont le résultat du type d’oxydes utilisés et de l’épaisseur de la couche déposée. Par épaisseur, on parle ici de quelques micromètres. N’importe quel verre peut recevoir ce traitement. Continuez la lecture, je vous parle du procédé un peu plus bas…

Les filtres dichroïques absorbent très peu la lumière. Ils séparent les couleurs sans les absorber: certaines sont réfléchies et d’autres les traversent. La longueur du parcours de la lumière au travers des filtres et du verre est modifiée par l’angle de réflexion ou de réfraction. Les réflexions multiples de la lumière provoquent l’extinction de certaines couleurs, tandis que d’autres sont à contrario renforcées. Ce phénomène, appelé dispersion, dépend de la longueur d’onde, du type de matériau traversé et de la longueur du chemin parcouru par la lumière. Les réflexions successives de la lumière sur les différentes couches du filtre se recombinent et interfèrent entre elles.

La lumière renvoyée à l’extérieur du verre est ainsi composée des couleurs réfléchies par la couche dichroïque, recombinée aux couleurs qui l’ont traversée. La dispersion des couleurs provoque une irisation (comme dans un arc-en-ciel) ou des reflets iridescents comme sur la nacre. Il en résulte des couleurs plus vives et saturées, qui varient selon la lumière ambiante et l’angle d’observation. L’effet ainsi créé est captivant pour le regard.

Comment le verre dichroïque est-il fabriqué ?

Si le verre dichroïque est visuellement captivant et indéniablement énigmatique, ses origines profondément technologiques sont tout aussi fascinantes.

Les artisans du passé utilisait une suspension colloïdale de métaux. C’est ainsi qu’a été fabriquée la Coupe de Lycurgue, dont la composition a été élucidée à la fin des années 1980 : le verre contient des nanoparticules d’or et d’argent, avec des traces de cuivre, distribuées de manière qu’il paraisse vert quand la lumière est réfléchie, et d’un rouge brillant quand elle traverse la coupe.

La méthode moderne pour obtenir un verre dichroïque est de réaliser un traitement de surface multi-couches, à l’aide d’un procédé de dépôt hautement technique, connu sous le nom de «dépôt de film mince sous vide».

Du cristal de quartz et des oxydes métalliques sont vaporisés sur une plaque de verre avec un pistolet à faisceau d’électrons dans une chambre à vide d’air. La vapeur qui flotte se condense ensuite à la surface du verre, puis se fixe sous la forme d’une structure cristalline. Ceci est suivi d’une couche protectrice de cristal de quartz (un matériau presque aussi solide que le diamant).

Jusqu’à 30 couches ultra-minces de différents métaux composent le revêtement dichroïque : or, argent, oxydes métalliques, titane, chrome, aluminium, zirconium, magnésium, silice… L’épaisseur totale est d’environ environ 1,4 millionième de mm.

Les différentes couleurs sont obtenues par un contrôle minutieux de l’épaisseur. Le verre ainsi produit reflète une couleur différente en fonction de l’incidence de la source lumineuse, et peut parfois présenter des irisations sur sa surface.

Ce phénomène réfléchissant est connu sous le nom de “physique des couches minces”. C’est ce phénomène que l’on observe à la surface des bulles de savon, d’une flaque d’essence sur la route, d’un CD ou encore sur les plumes de paons.

En dehors de la bijouterie, quelles sont les applications du verre dichroïque?

Le verre dichroïque a été créé à l’origine par l’industrie aérospatiale pour les miroirs satellites, mais il a maintenant de nombreuses utilisations techniques, notamment: l’éclairage, la fibre optique, les lasers infrarouges, l’équipement cinématographique, les lunettes de soleil, etc.

Très polyvalent, le verre dichroïque est de plus en plus employé dans l’architecture. Sa résistance aux intempéries et ses couleurs qui ne ternissent jamais en font un matériau de choix pour embellir les immeubles, les maisons d’architecte, les allées, les puits de lumière, créer des éclairages…

Dans le domaine artistique, le verre dichroïque est conçu pour être travaillé à chaud par soufflage, à la flamme, dans la fabrication de perles de verre, et bien sûr le fusing. Il peut également être utilisé sous sa forme brute.

Avec ses jeux de lumière et ses couleurs vibrantes, le verre dichroïque est un matériau qui suscite l’intérêt des artistes et offre une grande liberté d’expression.

Je vous invite à découvrir l’artiste Chris Wood, qui utilise du verre dichroïque pour réaliser des sculptures légères et étonnantes. Dans ses installations, les panneaux de verre dichroïque réfractent la lumière dans un arrangement vif de couleurs similaires à celui d’un arc-en-ciel.