Des batteries invisibles à l’oeil nu

Les batteries du futur seront probablement invisibles à l’oeil nu. Plus petites qu’une cellule humaines, les batteries mises au point par des chercheurs du MIT sont assemblées par des virus.

Ces batteries offrent un éventail de possibilités : des laboratoires embarqués jusqu’au capteurs médicaux, elles pourraient se coller sur une grande variété de surfaces à la manière d’un timbre.

A ce jour, l’équipe de chercheur a mené avec succès les tests d’assemblage de deux des trois composants de leur batterie. La batterie complète devrait être réalisée prochainement.

"A notre connaissance, c’est la première fois qu’une impression par microcontact a été utilisée pour fabriquer et positionner les électrodes d’une microbatterie, et le premier assemblage réalisé à partir d’un virus" se félicitent Paula T. Hammond et son équipe.

La technique ne nécessite "pas de matériaux coûteux, elle est réalisée à une température moyenne" explique Belcher, professeur en science et ingénierie des matériaux et en biologie.

L’équipe participe au programme de recherche MIT Energy initiative, qui entend proposer de nouvelles solutions technologiques pour faire face aux enjeux énergétiques.

Une batterie se compose de deux électrodes, une anode et une cathode, séparées par un électrolyte. En l’état actuel des travaux, l’équipe du MIT est parvenue à créer l’anode et l’électrolyte.

Sur un matériau vierge et caoutchouteux, l’équipe a utilisé une technique commune, la lithographie douce, afin de créer de minuscules piquets, de l’ordre de 4 à 8 millionièmes de mètres de diamètre. Ils y ont déposé plusieurs couches de deux polymères, qui, ensemble, agissent comme un électrolyte solide et une pile séparatrice.

C’est là qu’entrent en jeu les virus, qui s’auto-assemblent au sommet de la couche de polymères, formant l’anode. Pour cela, les chercheurs ont modifié les gènes du virus afin qu’il produise des membrane de protéines qui collectent les molécules d’oxyde de cobalt pour former des fils utltraminces, et une fois assemblés, l’anode.

Le résultat final : un timbre composé de petits piquets, chacun recouvert de couches d’electrolytes et d’une anode en oxyde de cobalt. Le timbre est ensuite retourné. L’electrolyte et l’anode sont alors transférés sur une structure de platine qui, avec une feuille de lithium, est utilisée pour le test.

La prochaine étape : le développement de la troisième partie de la batterie, la cathode, avec la même technique d’assemblage virale. L’équipe explore également la possibilité d’adapter le timbre pour l’implanter sur des surfaces courbes. "Nous nous intéressons également à l’intégration [des batteries] dans des organismes biologiques" ajoute Belcher.