Trois chercheurs du RIKEN ont créé un liquide dont la réponse à un champ électrique peut être réglée sur la plus grande plage de tous les matériaux connus. Le fluide pourrait trouver une utilisation dans diverses applications, y compris l'électronique portable.

La façon dont les matériaux réagissent à un champ électrique varie considérablement. Certaines céramiques, plastiques et verres présentent des réponses importantes car ils sont constitués de molécules polaires, qui ont des parties positives et négatives. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, les molécules s'alignent avec le champ électrique. En revanche, un champ électrique a très peu d'effet sur les matériaux qui ont des molécules non polaires comme l'air et la plupart des matériaux organiques.

Cette réponse est mesurée par un nombre connu sous le nom de permittivité diélectrique - l'air a une permittivité diélectrique très proche de un, alors que les matériaux avec de grandes réponses ont des valeurs dans les milliers.

Aujourd'hui, Hiroya Nishikawa, Koki Sano et Fumito Araoka, tous du RIKEN Center for Emergent Matter Science, ont mis au point un liquide dont la permittivité diélectrique peut varier de 200 à 18 000 en une demi-minute seulement lorsque la lumière est projetée dessus.

Le trio a réalisé cela en combinant deux molécules. La première molécule est un cristal liquide qui a deux phases :une avec une faible permittivité diélectrique et l'autre avec une extrêmement élevée. La seconde molécule est sensible à la lumière. Lorsque la lumière bleue a brillé sur la molécule combinée, elle est passée de la phase à faible permittivité diélectrique à la phase élevée; lorsque la lumière verte a été allumée sur le fluide, cela a inversé la situation, le faisant revenir à la phase de faible permittivité diélectrique.

Étant donné qu'une permittivité diélectrique élevée est importante pour créer des condensateurs qui stockent beaucoup de charge électrique, le fluide pourrait être utilisé dans des applications nécessitant des condensateurs variables. "Si vous vouliez obtenir une capacité aussi élevée, vous auriez besoin d'un condensateur spécialement conçu", explique Araoka. "Mais nous pourrions obtenir une capacité élevée en prenant simplement le matériau en sandwich entre les électrodes, car le fluide a une permittivité diélectrique si élevée."

Dans leur étude publiée dans Nature Communications , l'équipe a démontré une application du fluide en le couplant avec un générateur de sons et en l'utilisant pour modifier la hauteur du son sur une large plage lorsqu'ils éclairaient le fluide.

Le mécanisme derrière la permittivité diélectrique élevée est un mystère. "Nous n'avons actuellement aucune idée de la manière dont cette permittivité diélectrique élevée est réalisée", déclare Araoka. "Nous aimerions donc en découvrir la raison."

L'équipe souhaite également utiliser le fluide pour créer des dispositifs électroniques flexibles. "Dans l'étude actuelle, nous avons utilisé un substrat de verre", explique Nishikawa. "Mais on peut le remplacer par un film souple pour créer des dispositifs qui peuvent être portés à même la peau." + Explorer plus loin

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