Inspiré du comportement naturel de la peau, chercheurs du Laboratoire d'Electronique Organique, Université de Linköping, ont développé un capteur qui conviendra à une utilisation avec une peau électronique. Il peut mesurer les changements de température corporelle, et réagissent à la fois à la lumière du soleil et au toucher chaud.

Robotique, prothèses qui réagissent au toucher, et la surveillance de la santé sont trois domaines dans lesquels les scientifiques du monde entier travaillent au développement de la peau électronique. Ils veulent que cette peau soit souple et possède une certaine forme de sensibilité. Des chercheurs du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping ont maintenant franchi le pas vers un tel système en combinant plusieurs phénomènes physiques et matériaux. Le résultat est un capteur qui, semblable à la peau humaine, peut détecter les variations de température qui proviennent du toucher d'un objet chaud, ainsi que la chaleur du rayonnement solaire.

"Nous avons été inspirés par la nature et ses méthodes de détection de la chaleur et du rayonnement", dit Mina Shiran Chaharsoughi, doctorant dans l'équipe Photonique Organique et Nano-optique du Laboratoire d'Electronique Organique.

Avec des collègues, elle a développé un capteur qui combine des effets pyroélectriques et thermoélectriques avec un phénomène nano-optique.

Une tension apparaît dans les matériaux pyroélectriques lorsqu'ils sont chauffés ou refroidis. C'est le changement de température qui donne un signal, qui est rapide et fort, mais cela se dégrade presque aussi rapidement.

Dans les matériaux thermoélectriques, en revanche, une tension apparaît lorsque le matériau a un côté froid et un côté chaud. Le signal se fait ici lentement, et un certain temps doit s'écouler avant qu'il puisse être mesuré. La chaleur peut provenir d'un contact chaud ou du soleil; tout ce qu'il faut, c'est qu'un côté soit plus froid que l'autre.

"Nous voulions profiter du meilleur des deux mondes, nous avons donc combiné un polymère pyroélectrique avec un gel thermoélectrique développé dans un précédent projet de Dan Zhao, Simone Fabiano et d'autres collègues du Laboratoire d'électronique organique. La combinaison donne un signal rapide et fort qui dure aussi longtemps que le stimulus est présent", dit Magnus Jonsson, leader du groupe Photonique Organique et Nano-optique.

Par ailleurs, il s'est avéré que les deux matériaux interagissent d'une manière qui renforce le signal.

Le nouveau capteur utilise également une autre entité nano-optique connue sous le nom de plasmons.

"Les plasmons apparaissent lorsque la lumière interagit avec des nanoparticules de métaux tels que l'or et l'argent. La lumière incidente fait osciller les électrons des particules à l'unisson, qui forme le plasmon. Ce phénomène confère aux nanostructures des propriétés optiques extraordinaires, comme une diffusion élevée et une absorption élevée", Magnus Jonsson explique.

Dans des travaux antérieurs, lui et ses collègues ont montré qu'une électrode en or qui a été perforée de nanotrous absorbe efficacement la lumière à l'aide de plasmons. La lumière absorbée est ensuite convertie en chaleur. Avec une telle électrode, un film d'or mince avec des nanotrous, du côté qui fait face au soleil, le capteur peut également convertir rapidement la lumière visible en un signal stable.

En prime, le capteur est également sensible à la pression.

"Un signal survient lorsque nous appuyons sur le capteur avec un doigt, mais pas quand on le soumet à la même pression avec un morceau de plastique. Il réagit à la chaleur de la main", dit Magnus Jonsson.

Outre Mina Shiran Chaharsoughi et Magnus Jonsson, leurs collègues Dan Zhao, Simone Fabiano et le professeur Xavier Crispin du Laboratoire d'électronique organique ont également contribué à l'étude, dont les résultats ont récemment été publiés dans la revue scientifique Advanced Functional Materials.