Des électrodes créées à l’aide de la lumière

La lumière visible peut être utilisée pour créer des électrodes à partir de plastiques conducteurs, sans aucun produit chimique dangereux. C’est ce que démontre une nouvelle étude menée par des chercheurs des universités de Linköping et de Lund, en Suède. Les électrodes peuvent être créées sur différents types de surfaces, ce qui ouvre la voie à un nouveau type d’électronique et de capteurs médicaux.

« Je pense qu’il s’agit d’une sorte de percée. C’est une autre façon de créer de l’électronique qui est plus simple et ne nécessite aucun équipement coûteux », explique Xenofon Strakosas, professeur assistant au Laboratoire d’Électronique Organique (LOE) de l’Université de Linköping.

Les chercheurs du LOE travaillent avec des plastiques conducteurs, également appelés polymères conjugués, pour développer de nouvelles technologies dans des domaines tels que la médecine et les énergies renouvelables. Les polymères conjugués combinent les propriétés électriques des métaux et des semi-conducteurs avec la flexibilité des plastiques.

Les polymères sont constitués de longues chaînes d’hydrocarbures. Chaque maillon de la chaîne est appelé monomère. Lorsque les monomères sont connectés, les polymères se forment. Ce processus, appelé polymérisation, est souvent réalisé à l’aide de produits chimiques puissants et parfois toxiques, ce qui limite la possibilité de passer à l’échelle industrielle et d’utiliser la technologie, par exemple, en médecine. 

Les chercheurs du Campus Norrköping, avec des collègues de Lund et du New Jersey, ont maintenant réussi à créer une méthode où la polymérisation peut se produire en utilisant uniquement la lumière visible. Ceci est possible grâce à des monomères spécialement conçus, solubles dans l’eau, développés par les chercheurs. Ainsi, aucun produit chimique toxique, lumière UV nocive ou processus ultérieur n’est nécessaire pour créer les électrodes.

« Il est possible de créer des électrodes sur différentes surfaces comme le verre, les textiles et même la peau. Cela ouvre un champ d’applications beaucoup plus large », précise Xenofon Strakosas.

En pratique, la solution contenant les monomères pourrait être déposée sur un substrat. En utilisant, par exemple, un laser ou une autre source lumineuse, il est possible de créer des électrodes selon des motifs complexes directement sur la surface. La solution qui n’est pas polymérisée peut ensuite être rincée et les électrodes restent.

« Les propriétés électriques du matériau sont à la pointe. Comme le matériau peut transporter à la fois des électrons et des ions, il peut communiquer avec le corps de manière naturelle, et sa chimie douce garantit que les tissus le tolèrent – une combinaison cruciale pour les applications médicales », révèle Tobias Abrahamsson, chercheur au LOE et auteur principal de l’article publié dans la revue scientifique Angewandte Chemie.

Les chercheurs ont testé la technologie en photogravant des électrodes directement sur la peau de souris anesthésiées. Les résultats montrent une nette amélioration de l’enregistrement de l’activité cérébrale basse fréquence par rapport aux électrodes EEG métalliques traditionnelles. 

« Comme la méthode fonctionne sur de nombreuses surfaces différentes, on peut aussi imaginer des capteurs intégrés dans les vêtements. De plus, la méthode pourrait être utilisée pour la fabrication à grande échelle de circuits électroniques organiques, sans solvants dangereux », ajoute Tobias Abrahamsson.

Article : Visible-Light-Driven Aqueous Polymerization Enables in Situ Formation of Biocompatible, High-Performance Organic Mixed Conductors for Bioelectronics – Journal : Angewandte Chemie – DOI : Lien vers l’étude

Source : Chicago U.