Le fonctionnement de nanodispositifs fabriqués à partir d’objets nanométriques unidimensionnels (comme les nanotubes ou les nanofils) nécessite généralement une très faible puissance électrique le plus souvent fournie par une source extérieure, qui doit être rechargée ou changée régulièrement. Cette dépendance vis à vis de sources extérieures peut constituer une limitation au développement de tels systèmes, et les scientifiques explorent diverses possibilités pour produire l’énergie électrique nécessaire et ainsi éviter l’utilisation de batteries extérieures.

Une équipe de chercheurs du Georgia Institute of Technology (Atlanta) a développé un nanogénérateur à base de nanofils qui produit du courant électrique continu à partir d’une onde ultrasonore. La technique utilisée s’appuie sur des travaux antérieurs du groupe, qui ont mis en évidence la possibilité de produire de l’énergie électrique par effet piézoélectrique à partir d’un nanofil soumis à une déformation mécanique (voir BE Etats-Unis 31). Le nanogérérateur réalisé récemment est constitué d’un réseau d’environ mille nanofils de ZnO d’une hauteur de 1 micro-m et de 40 nm de diamètre, alignés et disposés perpendiculairement à un substrat de GaN qui a été recouvert d’un film de ZnO destiné à améliorer le contact avec les nanofils. L’autre contact au-dessus des nanofils est réalisé avec une électrode de Si dont la surface a été structurée de façon à former une multitude de pointes pyramidales, ensuite recouvertes d’une couche de 200 nm de Pt. Le positionnement de cette électrode en hauteur est assuré par une entretoise constituée de polymères souples dont l’épaisseur peut être ajustée pour contrôler l’espace entre l’électrode et les nanofils. Sous l’effet des ondes ultrasonores, les électrodes vibrent ce qui a pour effet de déformer les nanofils qui se chargent par effet piezoélectrique et l’électricité générée est collectée par les électrodes. Avec la géométrie proposée qui met en jeu un millier de nanofils, le générateur produit en sortie un courant direct d’environ 1 nA.

D’après les premiers résultats obtenus, les chercheurs estiment possible d’obtenir une puissance de 4 W/cm ce qui serait suffisant pour alimenter en énergie des biodétecteurs implantés dans le corps humain. Toutefois, avant de pouvoir obtenir de telles puissances, il est nécessaire d’optimiser le dispositif, notamment en améliorant l’uniformité en hauteur et la distribution spatiale des nanofils sur le substrat.

Source :

https://www.gatech.edu/news-room/release.php?id=1326

Pour en savoir plus, contacts :

BE Etats-Unis 31
https://www.bulletins-electroniques.com/actualites/033/33199.htm
Code brève
ADIT : 42312

Rédacteur :

Romaric Fayol, [email protected]