Les diamants et l'or peuvent faire battre des cœurs le jour de la Saint-Valentin, mais dans un laboratoire de l'Université de Buffalo, les nanoparticules d'argent sont conçues pour faire exactement le contraire.

Les nanoparticules font partie d'une nouvelle famille de matériaux en cours de création dans le laboratoire de SUNY Distinguished Professor et Greatbatch Professor of Advanced Power Sources Esther Takeuchi, Doctorat, qui a développé la batterie lithium/argent à l'oxyde de vanadium. La batterie a été un facteur majeur dans la mise en production des défibrillateurs cardiaques implantables (DAI) à la fin des années 1980. Les DAI amènent le cœur à un rythme normal lorsqu'il entre en fibrillation.

Vingt ans plus tard, avec plus de 300, 000 de ces unités étant implantées chaque année, la majorité d'entre eux sont alimentés par le système de batterie développé et amélioré par Takeuchi et son équipe. Pour ce travail, elle a obtenu plus de 140 brevets, considérée comme plus que toute autre femme aux États-Unis. L'automne dernier, elle était l'un des quatre récipiendaires honorés lors d'une cérémonie à la Maison Blanche avec la Médaille nationale de la technologie et de l'innovation.

piles ICD, en général, durent maintenant cinq à sept ans. Mais elle et son mari et co-enquêteur, SUNY Distinguished Teaching Professor of Chemistry Kenneth Takeuchi, Doctorat, et Amy Marschilok, Doctorat, professeur assistant de recherche à l'UB en chimie, explorent des systèmes de batterie encore meilleurs, en affinant les matériaux bimétalliques au niveau atomique.

Leurs recherches sur la faisabilité de l'utilisation du DCI sont financées par les National Institutes of Health, tandis que leur enquête sur de nouveaux, systèmes bimétalliques est financé par le département américain de l'Énergie.

Jusque là, leurs résultats montrent qu'ils peuvent fabriquer leurs matériaux 15, 000 fois plus conductrice lors de l'utilisation initiale de la batterie en raison de l'in-situ (c'est-à-dire, dans le matériau d'origine) génération de nanoparticules d'argent métallique. Leur nouvelle approche de la conception des matériaux permettra le développement de puissances plus élevées, des batteries plus durables qu'auparavant.

Ces améliorations et d'autres stimulent l'intérêt pour les matériaux de batterie et les dispositifs révolutionnaires qu'ils peuvent rendre possibles.

"Nous nous dirigeons peut-être vers un moment où nous pouvons fabriquer des batteries si petites qu'elles - et les appareils qu'elles alimentent - peuvent simplement être injectées dans le corps, " dit Takeuchi.
À l'heure actuelle, son équipe explore comment améliorer la stabilité des nouveaux matériaux qu'ils conçoivent pour les DAI. Les matériaux seront testés pendant des semaines et des mois dans des fours de laboratoire qui imitent une température corporelle de 37 degrés Celsius.

"Ce qui est vraiment excitant avec ce concept, c'est que nous réglons le matériau au niveau atomique, " dit Takeuchi. " Ainsi, le changement de sa conductivité et de ses performances est inhérent au matériau. Nous n'avons pas ajouté de suppléments pour y parvenir, nous l'avons fait en changeant directement la matière active."

Elle explique que les batteries nouvelles et améliorées pour les applications biomédicales pourraient, d'une manière pratique, révolutionner les traitements de certaines des maladies les plus persistantes en créant des dispositifs réalisables qui seraient implantés dans le cerveau pour traiter les accidents vasculaires cérébraux et les maladies mentales, dans la colonne vertébrale pour traiter les douleurs chroniques ou dans le système nerveux vagal pour traiter les migraines, La maladie d'Alzheimer, anxiété, même l'obésité.

Et même si les batteries sont une technologie historique, ils sont loin d'être matures, note Takeuchi. Ce printemps, elle enseigne le cours de stockage d'énergie à la faculté d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UB et la classe est pleine à craquer. "Je n'ai jamais vu l'intérêt pour les batteries aussi élevé qu'il l'est maintenant, " elle dit.