L’histoire de la recherche de Qi Chen est pleine de hasards heureux. Alors qu’elle discutait avec des amis des sujets de leurs recherches, un ami lui a suggéré, en plaisantant, d’étudier une plante dont la tige avait une structure ouverte et aérée.
Presque deux ans plus tard, elle a redécouvert cette plante dans son sac à dos et a décidé de l’examiner de plus près.
La structure unique de la tige de la jonc fleuri
La plante en question est une mauvaise herbe des zones humides appelée jonc fleuri (Juncus effusus L.). La structure de sa tige est composée de couches d’étoiles interconnectées, un peu comme de minuscules flocons de neige.
Ces couches sont empilées les unes sur les autres, créant une structure qui permet à beaucoup d’air de circuler. Cette structure ouverte, appelée aérénchyme, est nécessaire pour que la plante respire.
Un nanogénérateur inspiré par la nature
La forme unique des petits flocons de neige dans la tige du jonc fleuri s’est avérée parfaite pour construire un nanogénérateur : un minuscule dispositif qui produit une charge électrique, pouvant être utilisé comme capteur ou source d’énergie.
Un tel nanogénérateur peut contribuer à rendre la tendance actuelle des dispositifs portables de plus en plus petits plus durable, en remplaçant les piles qui finissent par devenir des déchets électroniques.
Un capteur de mouvement écologique
Qi Chen et ses collègues de l’université de Groningue ont construit un nanogénérateur de la taille d’un timbre-poste, d’environ un millimètre d’épaisseur. Il fonctionne comme un capteur de mouvement.
La co-auteure Dina Maniar explique : « Vous pouvez le mettre dans votre chaussure et lorsque vous marchez, sautez ou courez, il émet un signal distinct que nous pouvons reconnaître. »
Ce minuscule dispositif s’appuie sur le même phénomène qui vous donne un choc lorsque vous touchez une poignée de porte après avoir marché sur un tapis : l’effet triboélectrique.
Un processus véritablement durable
Les chercheurs ont essayé de produire des matériaux de type mousse à base de cellulose provenant de plantes depuis des années. La professeure de chimie appliquée et co-auteure Katja Loos explique que le processus de Qi Chen est véritablement durable, car peu d’énergie et aucun matériau fossile à base de pétrole n’ont été utilisés.
Qi Chen travaille actuellement sur d’autres applications, comme utiliser les flocons de neige du jonc fleuri dans une batterie et pour éliminer les polluants de l’eau.
En synthèse
La découverte fortuite de la structure unique de la tige du jonc fleuri a conduit à la création d’un nanogénérateur écologique et durable. Ce dispositif innovant pourrait contribuer à rendre les appareils portables plus respectueux de l’environnement et ouvrir la voie à de nouvelles applications dans le domaine de l’énergie et de la dépollution.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le jonc fleuri ?
Le jonc fleuri (Juncus effusus L.) est une mauvaise herbe des zones humides dont la tige présente une structure ouverte et aérée.
Comment fonctionne le nanogénérateur inspiré par la tige du jonc fleuri ?
Le nanogénérateur utilise la forme unique des petits flocons de neige dans la tige du jonc fleuri pour produire une charge électrique, pouvant être utilisée comme capteur ou source d’énergie.
Quelles sont les applications potentielles de ce nanogénérateur ?
Ce nanogénérateur pourrait être utilisé dans des dispositifs portables, des batteries écologiques et pour éliminer les polluants de l’eau.
Qu’est-ce qui rend ce processus durable ?
Le processus est durable car il utilise peu d’énergie et aucun matériau fossile à base de pétrole.
Quelles sont les prochaines étapes pour cette recherche ?
Chen travaille actuellement sur d’autres applications, comme utiliser les flocons de neige du jonc fleuri dans une batterie et pour éliminer les polluants de l’eau.
Légende illustration principale : La chimiste macromoléculaire Qi Chen, de l’université de Groningue, a construit un minuscule capteur à partir d’une plante qu’elle a récoltée sur le campus universitaire. Crédit : Leoni von Ristok – University of Griningen
Qi Chen, Jur van Dijken, Dina Maniar, Katja Loos, Aerenchyma Tissue of Juncus Effusus L.: A novel Resource for Sustainable Natural Cellulose Foam. Cellulose, 2023. https://doi.org/10.1007/s10570-023-05453-9
Qi Chen, Wenjian Li, Feng Yan, Dina Maniar, Jur van Dijken, Petra Rudolf, Yutao Pei, Katja Loos, Lightweight Triboelectric Nanogenerators Based on Hollow Stellate Cellulose Films Derived from Juncus effusus L. Aerenchyma. Advanced Functional Materials, 2023. https://doi.org/10.1002/adfm.202304801
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