Une équipe de chercheurs en ingénierie de l’Université de Columbia et de l’Institut de Technologie de Georgia (Georgia Tech) a mis au point le générateur électrique le plus petit et le plus mince de l’histoire : il fait 5 x 10 micromètres (un micromètre équivaut à un millionième de mètre). Son développement, fondé sur le phénomène de la piézoélectricité, ouvre la voie à de nouveaux types de dispositifs électroniques contrôlés mécaniquement.
La piézoélectricité est un phénomène bien connu des scientifiques : lorsqu’un matériau est étiré ou comprimé, une tension électrique se génère et, inversement, lorsqu’on lui applique un champ électrique, il se dilate ou se contracte. Toutefois, ce phénomène n’avait jusqu’à présent pas pu être observé sur des matériaux de faible épaisseur atomique. Il avait juste été prédit dans la théorie.
Le travail de l’équipe de recherche des deux institutions a consisté à observer et démontrer la piézoélectricité ou génération mécanique d’électricité sur un matériau très fin du point de vue atomique appelé disulfure de molybdène (MoS2), lequel, bien que non piézoélectrique dans sa forme brute, acquiert ces propriétés lorsqu’il est réduit à une couche d’épaisseur atomique. Autrement dit, ce matériau, présent dans la nature sous forme de minerai tridimensionnel, le molybdène, n’est pas capable de générer de l’électricité si l’on exerce sur lui une contrainte mécanique, mais il le devient si on le réduit à deux dimensions (MoS2).
Par conséquent, ils sont parvenus à créer un nanogénérateur électrique, optiquement transparent, extrêmement léger et flexible, et qui présente la particularité de pouvoir être étiré. L’article concernant ces travaux a été publié le 15 octobre dernier dans la revue Nature.
Les scientifiques spécialisés dans l’étude des matériaux ne cachent pas leur enthousiasme pour le disulfure de molybdène. James Hone, professeur d’ingénierie mécanique à l’Université de Columbia et l’un des responsables de l’investigation, a déclaré qu’ils étaient impatients de pouvoir se mettre à construire des dispositifs utiles, pour diverses applications : « Avec ce matériau, on pourrait fabriquer un dispositif portable à intégrer, par exemple, aux vêtements et transformer le mouvement du corps en électricité avec laquelle recharger des dispositifs médicaux ou nos téléphones portables ».
« Il s’agit là du premier travail expérimental dans ce domaine et aussi d’un exemple élégant de la façon dont le monde se présente sous un jour différent lorsque la taille des matériaux est réduite à l’échelle d’un simple atome » affirme Hone. Pour l’instant, l’énergie produite par ces microgénérateurs est encore très petite, mais les chercheurs travaillent à son augmentation.