Les matériaux les plus prometteurs sont encore cantonnés aux laboratoires. Pourtant, des physiciens de l’Université du Missouri pensent avoir trouvé le Graal.

De nombreuses légendes issues de la Quête du Graal prêtent à certaines eaux le pouvoir de rendre la vie éternelle aux Hommes. Les physiciens, eux, veulent la vie quasi-éternelle pour nos smartphones.

L’autonomie des smartphones est un élément qui revient sans cesse dans les études utilisateurs. Vous voulez davantage d’autonomie sur vos smartphones. Les fabricants de smartphones ont pourtant augmenté la densité des batteries, et ont développé des technologies de charge rapide et des fonctions logicielles à base de machine learning pour optimiser la consommation d’énergie de nos smartphones.

C’est le cas pour Android P par exemple, avec un mode d’économie d’énergie avancé nommé Adaptative Battery. Evidemment, vous l’avez sans doute remarqué, l’autonomie de nos appareils reste un sujet tabou, ce qui fait la joie des fabricants de batteries externes.

Au départ, le graphène

Le graphène fait rêver depuis que l’on connaît son existence : ultraflexible, ultraléger, il est également transparent et très résistant… mais c’est aussi un excellent conducteur d’électricité, et il peut même permettre de créer des batteries flexibles. Le matériau qui doit révolutionner l’industrie technologique est un simple feuillet constitué d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en nid-d’abeilles. Petit soucis qui est loin d’être petit : le graphène n’est pas semi-conducteur.

Cela signifie que le graphène ne peut pas conduire l’électricité dès qu’on apporte aux électrons qui les composent une certaine quantité d’énergie sous forme de chaleur, de lumière ou d’un champ électrique. Evidemment, cette conduction est indispensable pour faire fonctionner une batterie.

Les physiciens et la Quête du Graal

Un groupe de physiciens, loin d’être découragé, tente de développer un nouveau matériau bidimensionnel cousin du graphène. Ce groupe, dirigé par le professeur Deepak K. Singh, a deux objectifs : il veut réduire la chaleur émise par une batterie et souhaite améliorer l’efficacité énergétique de nos appareils mobiles, tels que les smartphones, montres intelligentes et nos ordinateurs portables.

Selon eux, le secret réside dans un nouveau matériau magnétique qui repose sur une structure similaire au graphène.

Les diodes et les amplificateurs qui sont la base des semi-conducteurs sont souvent composés de silicium ou de germanium, des éléments clés des appareils électroniques modernes (…) une diode conduit normalement le courant et la tension électrique dans l’appareil dans une seule direction de polarisation, mais lorsque la tension est inversée, on assiste à un arrêt du courant. Ce processus de changement disperse une quantité importante d’énergie en raison de la dissipation ou de l’appauvrissement de la source de l’énergie, ce qui a un effet sur l’autonomie de la batterie. En remplaçant le semi-conducteur par un système magnétique, nous pensons que nous pouvons créer un appareil écoénergétique qui consommera beaucoup moins

Il s’agit donc d’un matériau nanostructuré bidimensionnel créé par le dépôt d’un alliage magnétique (permalloy, un alliage de fer et de nickel) sur une surface de silicium structurée disposée en nid-d’abeilles. Cela permet une conduction unidirectionnelle du courant, ce qui entraîne une dissipation plus faible de l’énergie par rapport à une diode classique réalisée avec des semi-conducteurs.

Structure en nid-d’abeilles

Théoriquement, ce matériau pourrait augmenter par 100 l’autonomie de nos smartphones et tous les autres appareils mobiles. Les physiciens derrière ce projet sont en train de déposer un brevet aux Etats-Unis, puis se tourneront vers le secteur privé pour trouver un partenaire industriel. Ensuite, ils devront faire sauter un verrou important : celui de leur production à grande échelle.