Des chercheurs du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping ont mis au point une méthode et un matériau qui génèrent une impulsion électrique lorsque la lumière fluctue du soleil à l'ombre et vice versa. Par conséquent, il sera peut-être possible à l'avenir de récolter de l'énergie à l'aide de feuilles flottant au vent

« Les plantes et leurs systèmes de photosynthèse sont soumis en permanence à des fluctuations entre soleil et ombre. Nous nous en sommes inspirés et avons développé une combinaison de matériaux dans lesquels les changements d'échauffement entre soleil et ombre génèrent de l'électricité, " dit Magnus Jonsson, docent et chercheur principal pour le groupe de recherche en photonique organique et nano-optique au Laboratoire d'électronique organique, Université de Linköping.

Les résultats, qui ont été vérifiés à la fois par des expériences et des simulations informatiques, ont été publiés dans Matériaux optiques avancés .

En collaboration avec des chercheurs de l'Université de Göteborg, Magnus Jonsson et son équipe ont déjà développé de petites nanoantennes qui absorbent la lumière du soleil et génèrent de la chaleur. Ils ont publié ensemble un article dans Lettres nano en 2017, décrivant comment les antennes, lorsqu'elles sont incorporées dans le verre des fenêtres, pourraient réduire les courants descendants froids et économiser de l'énergie. Les antennes, avec des dimensions de l'ordre de la dizaine de nanomètres, réagir à la lumière proche infrarouge et générer de la chaleur.

Mina Shiran Chaharsoughi, doctorat étudiant dans le groupe de Magnus Jonsson, a maintenant développé la technologie et créé un petit générateur optique en combinant les petites antennes avec un film pyroélectrique. Dans un tel film, une tension électrique se développe à travers le matériau lorsqu'il est chauffé ou refroidi. Le changement de température provoque le déplacement des charges et la génération d'un courant électrique dans le circuit.

Les antennes sont constituées de petits disques métalliques, dans ce cas des nanodisques d'or, avec un diamètre de 160 nm (0,16 micromètre). Ils sont placés sur un substrat et recouverts d'un film polymère pour créer les propriétés pyroélectriques. "Les nanoantennes peuvent être fabriquées sur de grandes surfaces, avec des milliards de petits disques uniformément répartis sur la surface. L'espacement entre les disques dans notre cas est d'environ 0,3 micromètre. Nous avons utilisé de l'or et de l'argent, mais ils peuvent aussi être fabriqués en aluminium ou en cuivre, " dit Magnus Jonsson.

Les antennes génèrent de la chaleur qui est ensuite convertie en électricité à l'aide du polymère. Il faut d'abord polariser le film polymère afin de créer un dipôle traversant celui-ci, avec une nette différence entre les charges positives et négatives. Le degré de polarisation affecte l'amplitude de la puissance générée, tandis que l'épaisseur du film polymère semble n'avoir aucun effet.

"Nous forçons la polarisation dans le matériau, et il reste polarisé longtemps, " dit Mina Shiran Chaharsoughi. Chaharsoughi a réalisé une expérience afin de démontrer clairement l'effet, tenant une brindille avec des feuilles dans le flux d'air d'un ventilateur. Le mouvement des feuilles a créé du soleil et de l'ombre sur le générateur optique, qui à son tour produisait de petites impulsions électriques et alimentait un circuit externe.

"La recherche est à un stade précoce, mais nous pourrons peut-être à l'avenir utiliser les fluctuations naturelles entre l'ensoleillement et l'ombre des arbres pour récolter de l'énergie, " dit Magnus Jonsson.

Des applications plus proches peuvent être trouvées dans la recherche en optique, comme la détection de la lumière à l'échelle nanométrique. D'autres applications peuvent être trouvées dans le calcul optique.