Des chercheurs de l'Institut de technologie de Géorgie ont créé premiers capteurs auto-alimentés de la planète à l'échelle nanométrique. De minuscules générateurs enrobage milliers de nanofils produisent de l'électricité chaque fois que les fils sont soumis à des contraintes mécaniques, et peuvent être utilisés pour alimenter les capteurs microscopiques sans avoir besoin de batteries.

L'équipe a travaillé sur des générateurs à l'échelle nanométrique qui exploitent l'effet piézo-électrique - qui permet la transformation des ondes mécaniques en un signal électrique, et est utilisé entre autres dans certains types de microphones - pour les cinq dernières années, trouver une fois de plus que la réduction du taille des composants signifie une meilleure efficacité beaucoup dans un petit paquet surprise.

Les générateurs sont de grands réseaux de centaines voire des milliers de nanofils d'oxyde de zinc. La tension de sortie est proportionnelle aux contraintes mécaniques appliquées aux fils, et l'équipe a confirmé qu'ils peuvent produire une tension de crête de 1,26 volts et la densité de puissance de crête de 2,7 milliwatts par centimètre cube lorsque la matière sur laquelle ils sont déposés est soumise une déformation d'un simple 0,19 pour cent.

Un article publié sur le Journal La nature explique comment les fils peuvent alors générer un courant car ils sont comprimés dans une enceinte souple, ce qui élimine le contact avec une électrode métallique qui a été nécessaire dans les dispositifs antérieurs.

Du fait que les générateurs sont complètement fermées, ils peuvent maintenant être utilisés dans une variété d'environnements, la récolte des forces mécaniques dans Seawaves, ondes sonores ou encore les chaussures de course à des dispositifs électriques sans la nécessité d'une batterie.

L'équipe a déjà produit deux nanocapteurs travaillant en liaison avec les générateurs, de mesurer le pH des liquides et un second qui peut détecter la présence de lumière ultraviolette, qui tous deux travaux en mesurant l'amplitude des variations de tension à travers le dispositif.

Les générateurs ont été fabriqués par un procédé chimique destiné à faciliter la fabrication à faible coût sur des substrats flexibles. En outre, de nombreux tests effectués sur près d'un millier de ces nanogénérateurs ont montré que, grâce à l'absence de pièces mobiles, ils peuvent être utilisés au cours du temps sans perte de capacité de production.

La recherche a été financée par la National Science Foundation, l'Agence Defense Advanced Research Projects, et le Département américain de l'Énergie. Les efforts de recherche futurs iront dans l'échelle de ces nanogénérateurs pour des applications de plus en plus pratiques.