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Une source d'électricité inspirée de l'anguille
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Avec une tension de 600 volts et un courant de 1 ampère, les décharges électriques envoyées par l’anguille Eletrophorus Electricus peuvent tuer un homme ou paralyser un cheval. Thomas Schroeder, de l’Université du Michigan, aux États-Unis, et ses collaborateurs ont réussi à reproduire le mécanisme à l'origine de ces courants en mettant au point un assemblage d’hydrogels générateur d’électricité inspiré par les cellules de l'organe électrique de l’anguille.
Dans ces cellules nommées électrocytes, l’électricité est produite par la circulation asymétrique d’ions entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. Lorsque l’animal provoque une décharge, un stimulus nerveux commande l’ouverture de canaux membranaires : des ions Na+ pénètrent d’un côté de la cellule pendant que des ions K+ sont relargués dans le milieu extracellulaire.
La distribution hétérogène de charges qui en résulte se traduit par une différence de potentiel électrique de l'ordre de 150 mV entre les deux bords de la cellule. Mis en réseaux par milliers, ces électrocytes engendrent un voltage capable d’étourdir les proies et les prédateurs de l’animal.
Afin de mimer ce mécanisme, Thomas Schroeder et ses collègues ont utilisé quatre types d’hydrogels : un premier très concentré en ions Na+ et Cl–, un deuxième très faiblement, un troisième qui ne laisse circuler que les cations (ions positifs), et un quatrième qui, à l’inverse, ne laisse passer que les anions (ions négatifs).
Pour produire de l’électricité, ces matériaux sont mis en contact. Le gel faiblement salin est pris en sandwich par chacun des gels sélectifs qui agissent comme des membranes, à l'extérieur desquelles se trouve le gel fortement concentré. Spontanément, pour égaliser la salinité de part et d’autre des membranes, les ions migrent de l’extérieur vers l’intérieur. Mais d’un côté ne circulent que les ions Na+, de l’autre, que les Cl–. Il en résulte l’apparition d’une différence de charge entre les bords de cette « cellule » électrique, conduisant à une tension équivalente à celle produite par les cellules de l’anguille.
En usinant des dépôts d'hydrogel, les chercheurs ont créé des dispositifs générateurs d’électricité aux designs variés : tube, lentille transparente souple, ou même, en imprimant des milliers de gouttelettes de gels sur des feuilles plastiques transparentes, une batterie où les cellules électriques disposées en séries engendrent une tension globale de 110 volts. Les chercheurs imaginent déjà utiliser une telle source d’énergie souple et biocompatible pour des implants médicaux.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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