Chercheurs de l'institut de recherche MESA+ de l'Université de Twente, avec des chercheurs de plusieurs autres institutions du savoir, ont développé un nanomatériau « flexo-électrique ». Le matériau a une tension mécanique intégrée qui change de forme lorsque vous appliquez une tension électrique, ou qui génère de l'électricité si vous changez sa forme.
Dans un article publié dans la principale revue scientifique Nature Nanotechnologie , les chercheurs montrent également que plus le matériau est fin, plus cet effet flexo-électrique devient fort. Professeur Guus Rijnders, qui a participé à la recherche, décrit cela comme un domaine de connaissance complètement nouveau avec des applications intéressantes. Vous pouvez utiliser le matériau pour recharger un stimulateur cardiaque à l'intérieur du corps humain, par exemple, ou pour fabriquer des capteurs très sensibles.
Les matériaux piézoélectriques sont largement utilisés dans les applications électroniques. En termes précis, ce sont des matériaux cristallins qui peuvent convertir l'énergie électrique en pression et vice versa. L'inconvénient de ces matériaux est qu'ils contiennent du plomb - qui présente des risques pour l'environnement et la santé - et que l'effet piézoélectrique diminue lorsque vous amincissez le matériau.
Plus le matériau est fin, plus l'effet est fort
Depuis les années 1960, les physiciens soutiennent que l'effet flexo-électrique pourrait exister. Cela permettrait de conférer aux matériaux non piézoélectriques des propriétés piézoélectriques. À ce moment-là, cependant, les méthodes de fabrication étaient inadéquates pour la production de ces matériaux. Maintenant, chercheurs de l'Université de Twente, l'Institut catalan des nanosciences et nanotechnologies et l'Université Cornell ont réussi à développer un nano système flexo-électrique d'à peine 70 nanomètres d'épaisseur. Il s'avère que même si l'effet flexo-électrique est très faible, plus vous rendez le matériau fin, plus l'effet devient fort.
Capteurs ultrasensibles
Selon le professeur Guus Rijnders, qui a participé à la recherche, il sera à terme possible de créer des matériaux flexo-électriques d'une épaisseur de quelques couches atomiques seulement. Cette découverte pourrait avoir toutes sortes d'applications intéressantes. « Vous pourriez fabriquer des capteurs capables de détecter une seule molécule, par exemple. Une molécule atterrirait sur un capteur vibrant, le rendant juste légèrement plus lourd, ralentir légèrement la vibration. La réduction de fréquence pourrait alors être facilement mesurée à l'aide de l'effet flexo-électrique.' En plus des capteurs ultra-sensibles, les matériaux flexo-électriques pourraient également être utiles dans des applications qui nécessitent une quantité d'énergie limitée, mais qui sont difficiles à atteindre, comme dans les stimulateurs cardiaques ou les implants cochléaires à l'intérieur du corps humain.
