Cette puce imite la photosynthèse pour fonctionner sans batterie ni chargeur

Les objets connectés placés en pleine nature butent tous sur le même problème, celui du remplacement des piles. Des chercheurs américains ont empilé trois couches minuscules pour supprimer le souci à la racine. Leur puce fabrique elle-même l'électricité dont elle a besoin.

Les capteurs connectés se multiplient dans des endroits où personne ne passe jamais. Ces appareils surveillent la qualité de l'eau, la pollution ou les cultures, souvent loin de toute prise électrique. Leur pile finit toujours par lâcher, et un technicien doit parcourir des kilomètres pour la remplacer. Les scientifiques cherchent donc à puiser l'énergie dans l'environnement. Des cellules solaires ultrafines à base de pérovskite transforment déjà les vitres en source d'électricité. La lumière ambiante figure parmi les pistes les plus prometteuses.

Une équipe de l'université Penn State a poussé cette logique jusqu'au bout. Ses chercheurs ont conçu un circuit intégré capable de capter lui-même la lumière de la pièce. D'autres travaux visent aussi la sobriété. La technologie sans fil Wi-R fait transiter les données par le corps humain en consommant 50 fois moins que le Bluetooth. Cette puce américaine supprime carrément la pile de l'équation, grâce à une construction en trois étages superposés.

La lumière d'une simple ampoule suffit à faire tourner cette puce

La puce de Penn State rassemble trois fonctions dans un seul bloc. Selon une étude publiée dans Nature Electronics, l'étage inférieur abrite un module photovoltaïque en silicium. Ce panneau miniature convertit la lumière ambiante en électricité. Au milieu, des transistors en disulfure de molybdène et en diséléniure de tungstène traitent les signaux avec très peu d'énergie. Au sommet, des capteurs en graphène réagissent aux liquides déposés dessus. Les trois couches se trouvent à environ 50 nanomètres les unes des autres.

Cette proximité extrême constitue le vrai apport de ces travaux. Les fabricants placent d'ordinaire les puces côte à côte et les relient par des fils. Cette méthode gaspille de l'énergie et allonge les temps de réponse. Saptarshi Das, l'un des auteurs de l'étude, explique que l'empilement réduit l'encombrement, la longueur des connexions et les pertes. Le prototype reste une petite puce dédiée, sans date de commercialisation. Les chercheurs y voient une brique de base pour des circuits plus larges, utiles là où changer une pile relève de l'expédition.