Science et nature
« La voûte en bois : une solution climatique simple que vous ne connaissez probablement pas »
Dans la vallée de Swan, dans le Montana, un tas de petits troncs attend une seconde vie. Alors que les forêts américaines sont en surcroît, une technique innovante, le wood vaulting, pourrait transformer ces débris en un véritable puits de carbone. En enfouissant ces bois, nous pourrions limiter les émissions de gaz à effet de serre et contribuer à la lutte contre le changement climatique. Des entreprises, soutenues par des investisseurs comme Bill Gates, explorent cette méthode prometteuse. Imaginez un avenir où chaque tronc enfoui aide à préserver notre planète !
La Technique de Séquestration du Carbone par Enfouissement de Bois
Dans la vallée de Swan, au nord-ouest du Montana, un tas d’environ 100 petits troncs d’arbres, d’environ 3 mètres de long, est soigneusement empilé, entouré de buissons de baies, de quelques fleurs sauvages blanches et de majestueux mélèzes. Ce tas de bois est situé sur plusieurs acres de terres gérées par le Service forestier des États-Unis, qui a été nettoyé l’année dernière des arbres morts, tombés et denses pour réduire le risque d’incendie. Le tas de bois restant est trop petit pour être transformé en bois d’œuvre, et la scierie située à proximité a récemment fermé ses portes. Ainsi, le bois pourrait être envoyé à une papeterie, si le prix est intéressant, ou il pourrait rester dans la forêt pendant des années. Les petites branches pourraient être brûlées lors d’un feu contrôlé. Cependant, Ning Zeng, un scientifique du climat à l’Université du Maryland, envisage une autre solution : enfouir les troncs pour éviter les émissions de gaz à effet de serre qu’ils libéreraient autrement.
Une Stratégie de Séquestration du Carbone
C’est le principe de la technique de séquestration du carbone appelée « enfouissement de bois ». Les forêts de l’ouest des États-Unis sont souvent surpeuplées, remplies d’arbres et de broussailles enchevêtrés, prêts à s’enflammer. La stratégie du Service forestier pour faire face à la crise des incendies prévoit d’éliminer la végétation excédentaire sur jusqu’à 20 millions d’hectares de terres fédérales, étatiques, tribales et privées d’ici 2032. Des scientifiques et des entreprises de technologie climatique affirment que l’enfouissement de bois pourrait contribuer à stocker une partie des équivalents de dioxyde de carbone, sous forme de végétation inflammable, que le Service forestier devra gérer dans les années à venir — une estimation de 2,2 milliards de tonnes métriques. Cela équivaut à peu près aux émissions de CO2 de la production de ciment dans le monde en 2016, et à la quantité de CO2 que les forêts ont retirée de l’atmosphère l’année dernière.
« Il y a plus de bois dans la forêt que de marchés pour l’écouler », a déclaré Nate Anderson, chercheur forestier au Rocky Mountain Research Station du Service forestier à Missoula. Évaluer le carbone stocké dans les dépôts de bois pourrait changer cette dynamique.
Les Avantages de l’Enfouissement de Bois
Si cette méthode est correctement mise en œuvre, l’enfouissement des débris pourrait contribuer à limiter les émissions de gaz à effet de serre qui réchauffent l’atmosphère et aggravent le changement climatique. « Je ne vois aucune raison pour laquelle cela ne pourrait pas être significatif et atteindre des millions de tonnes de dioxyde de carbone séquestré par an, rien qu’aux États-Unis », a déclaré Sinéad Crotty, directrice du Carbon Containment Lab. Daniel Sanchez, professeur à l’Université de Californie à Berkeley, partage cet avis. « L’enfouissement de bois est une approche émergente que nous considérons comme relativement peu coûteuse et facilement évolutive », a-t-il ajouté.
Des investisseurs, dont Bill Gates, ont investi des millions de dollars pour relancer les projets d’enfouissement de bois ces dernières années. Plusieurs sites à petite échelle sont en cours à travers le pays, notamment dans le Maryland, le Nevada, le Texas et le Colorado. Le Département de l’Énergie a récemment accordé 50 000 dollars à deux entreprises, dont le projet Carbon Lockdown de Zeng, pour construire un dépôt de bois dans le Montana — l’un des nombreux projets pilotes de retrait de dioxyde de carbone (CDR) à recevoir un financement. Selon le rapport de synthèse 2023 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, la technologie CDR — qui peut inclure la capture directe de l’air, les puits de carbone terrestres, et plus encore — est un élément « inévitable » pour limiter le réchauffement à 1,5 ou même 2 degrés Celsius, ce qui est nécessaire pour éviter des effets irréversibles du changement climatique.
Le Processus d’Enfouissement
L’enfouissement de bois est conceptuellement simple : creuser un trou avec une pelle mécanique et y enterrer de petits arbres, des débris ligneux et d’autres matériaux végétaux qui ne sont pas assez grands ou précieux pour être vendus. Les dépôts ressemblent à un gâteau à étages de troncs d’arbres, avec des espaces remplis de terre, et d’autres troncs empilés au-dessus, le tout recouvert d’une couche de terre arable.
Une fois que les entreprises acquièrent la biomasse, il ne suffit pas de creuser n’importe quel trou. L’intrusion d’eau, d’oxygène et même de termites pourrait compromettre la durabilité d’un dépôt en favorisant la décomposition. Il est préférable de creuser des dépôts dans des sols argileux ou limoneux, loin des eaux souterraines. (Certaines méthodes alternatives immergent complètement le bois dans l’eau, mais cela reste moins courant.) Les conditions à l’intérieur du dépôt doivent rester stables — idéalement pour l’éternité, sans intervention humaine — pour que les projets tiennent leurs promesses. Les mêmes types de capteurs déjà utilisés dans les décharges peuvent être installés pour surveiller des données telles que les niveaux d’oxygène, d’humidité et de méthane au fil du temps.
Les Défis et Perspectives d’Avenir
Creuser des trous de 4,5 à plus de 7,5 mètres de profondeur peut perturber le sol, détruire des habitats ou retirer des nutriments du paysage — tous des inconvénients potentiels de l’enfouissement de bois — donc les entreprises envisagent d’utiliser des sites déjà dégradés, comme d’anciennes zones industrielles ou des mines. (Plusieurs prévoient également de réhabiliter les sites d’enfouissement après l’enterrement des arbres, en plantant des semences indigènes pour créer des habitats pour pollinisateurs ou des zones de pâturage.) L’emplacement idéal pour un dépôt de bois est proche de la source de sa biomasse, ce qui réduit les émissions de transport et les problèmes logistiques. Il est également essentiel d’avoir suffisamment de main-d’œuvre pour transporter la biomasse et construire les dépôts, ainsi qu’une certaine forme de protection pour éviter qu’ils ne soient déterrés dans quelques décennies.
Une autre préoccupation concernant l’enfouissement de bois est qu’il pourrait inciter à une exploitation forestière excessive. Cependant, jusqu’à présent, l’industrie se concentre sur l’enfouissement des restes des traitements de réduction des risques d’incendie, ainsi que des arbres déjà brûlés ou des arbres dangereux retirés des environnements urbains. Les directives du fonds Frontier de Stripe Inc., l’un des principaux fonds qui achètent des crédits de retrait de dioxyde de carbone auprès de startups, recommandent les restes des projets de réduction des risques d’incendie comme source durable.
Durabilité et Efficacité de l’Enfouissement de Bois
La science pour déterminer combien de temps ces dépôts pourraient garder le CO2 hors de l’atmosphère est encore en cours de développement. « Nous voulons être aussi clairs que possible lorsque nous promettons quoi que ce soit concernant la durabilité », a déclaré Crotty. Si cela est fait correctement, Sanchez pense que les dépôts pourraient stocker le CO2 pendant des centaines à des milliers d’années ; les entreprises avancent des chiffres allant de plus de 100 à plus de 1 000 ans.
Bien qu’il soit difficile de dire exactement combien de temps les dépôts de bois pourraient stocker le carbone, des découvertes antérieures fournissent des indices. Un bulldozer sur le site du projet Carbon Lockdown au Canada a trouvé un tronc de cèdre rouge enfoui profondément dans le sol ; Zeng le conserve toujours dans son bureau. Il affirme qu’une analyse plus approfondie (qui n’a pas encore été publiée dans une revue à comité de lecture) a confirmé qu’il avait 3 000 ans mais n’avait perdu que 5 % de son carbone.
Une autre façon d’analyser le potentiel de l’enfouissement de bois est de comparer la quantité de carbone qu’il peut stocker à d’autres techniques plus établies. Le rendement en carbone de l’enfouissement de bois est élevé par rapport à celui du biochar, un amendement de sol semblable au charbon qui provient de la matière organique partiellement brûlée. Le biochar peut conserver environ 30 % du carbone d’origine de sa biomasse, tandis que l’enfouissement de bois est censé stocker plus de 90 %, selon Sanchez.
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Coûts et Projets Actuels
L’enfouissement de bois est également relativement peu coûteux par rapport à d’autres méthodes. Des calculs effectués sur l’un des sites d’essai de Zeng ont révélé un coût de 105 dollars par tonne métrique de CO2, principalement en raison des coûts de transport. En comparaison, le coût moyen du biochar en Californie est de 400 dollars par tonne métrique de CO2, et les technologies de capture directe de carbone peuvent coûter entre 600 et 1 000 dollars par tonne métrique de CO2. « C’est l’aspect transformateur de cette idée par rapport à de nombreuses autres stratégies d’utilisation de la biomasse », a déclaré Zeng. « Tout cela dépendra des aspects économiques. »
Plusieurs entreprises expérimentent actuellement l’enfouissement de bois, principalement sur des terres privées. Zeng a créé le projet Carbon Lockdown, qui a débuté avec un site de recherche près de Montréal en 2013. Il travaille maintenant sur une propriété dans le Maryland pour des arbres retirés d’environnements urbains qui auraient autrement été broyés.
Il y a aussi Mast Reforestation, une entreprise qui cherche à replanter des forêts après qu’elles aient brûlé pour obtenir des crédits carbone. Le PDG Grant Canary a déclaré qu’il était particulièrement intéressé par l’enfouissement des arbres déjà brûlés qui représentent un danger pour les travailleurs et les jeunes plants qu’ils plantent. L’entreprise prévoit de stocker entre 5 000 et 20 000 tonnes métriques d’équivalent CO2 provenant d’arbres sur des centaines d’acres de terres privées récemment brûlées dans le centre du Montana. Mast Reforestation collabore avec le projet Carbon Lockdown de Zeng sur ce site, et Canary a déclaré que la construction pourrait commencer dès la fin de 2024 ou début 2025. En tant que lauréat du prix du Département de l’Énergie, le projet promet plus de 17 000 crédits de retrait de dioxyde de carbone au gouvernement fédéral d’ici la fin de 2028.
Dans l’ouest, Kodama Systems est en phase de permis pour un dépôt de bois destiné à stocker environ 1 000 tonnes métriques d’équivalent CO2 dans l’ouest du Nevada. Le matériel pourrait être en terre dès la fin de cette année. Les terres arides de cette région sont considérées comme idéales pour les dépôts de bois ; les chercheurs du Carbon Containment Lab affirment également que la région des Quatre Coins, qui comprend l’Arizona, le Nouveau-Mexique, le Colorado et l’Utah, présente un fort potentiel pour le développement de dépôts de bois. Les scientifiques du Carbon Containment Lab collaborent avec des entreprises, y compris Kodama Systems, pour collecter leurs propres données indépendantes.
Vers une Échelle de Mise en Œuvre
Alors, que faut-il pour transformer les projets d’enfouissement de bois, qui ne comptent actuellement qu’une poignée de sites pilotes, en une technologie de retrait de dioxyde de carbone à grande échelle ? Plus de recherches pour vérifier la longévité et les affirmations de stockage, plus de financements pour lancer d’autres projets, et plus d’acheteurs de crédits de retrait de dioxyde de carbone. Bien que les entreprises et les scientifiques envisagent de travailler un jour avec le Service forestier, les agences gouvernementales de gestion des terres sont notoirement lentes à essayer de nouvelles approches, ce qui signifie qu’un partenariat public-privé sur les dépôts de bois est encore loin.
Pour Zeng, se tenant au milieu des bois, observant tout, des infrastructures de scierie aux sites potentiels d’enfouissement de bois au Colorado, au Montana et au-delà, a été révélateur, fusionnant théorie et pratique sur le terrain. « J’ai été vraiment encouragé lors de ce voyage », a-t-il déclaré. « Les connexions se font. » Bien que l’enfouissement de bois ne soit pas une solution unique aux forêts surpeuplées, au risque d’incendie et à un climat en rapide réchauffement, il pourrait représenter une solution simple pour séquestrer du carbone et réduire également le risque d’incendie.
Général
Les scientifiques redéfinissent l’avenir scientifique de l’Afrique lors de la 15e conférence de l’AAS à Abuja
Plus de 1 000 scientifiques du monde entier se réuniront à Abuja, Nigeria, pour la 15e Assemblée Générale et Conférence Scientifique, prévue du 9 au 12 décembre 2024. Sous le thème « Renforcer et faire avancer l’entreprise scientifique en Afrique », cet événement promet d’aborder des enjeux cruciaux tels que la santé, le changement climatique et l’économie numérique. Le professeur Friday Okonofua a souligné l’importance de cette rencontre pour redéfinir l’avenir scientifique du continent et stimuler son développement.
Actualités
Le 18 septembre 2024, plus de 1 000 chercheurs du monde entier se réuniront à Abuja, au Nigeria, pour la 15e Assemblée Générale et Conférence Scientifique, visant à redéfinir l’approche scientifique de l’Afrique et à libérer son potentiel pour favoriser le développement du continent.
Prévue du 9 au 12 décembre 2024, cette conférence, intitulée « Renforcer et faire progresser l’entreprise scientifique en Afrique », rassemblera des esprits éminents et des acteurs clés, notamment des experts en politiques, des organismes scientifiques régionaux, des partenaires de développement et des dirigeants africains.
Lors d’une conférence de presse tenue mercredi à Abuja, à l’approche de cet événement organisé par l’Académie Africaine des Sciences, le Secrétaire Général de l’AAS, le Professeur Friday Okonofua, a annoncé que le Président Bola Tinubu ouvrira la conférence, tandis que le Président de la Banque Africaine de Développement, le Professeur Akinwunmi Adesina, prononcera le discours d’ouverture.
Le Professeur Okonofua, spécialiste en obstétrique et gynécologie, a souligné que cet événement abordera des questions cruciales telles que la santé, le changement climatique, la diplomatie scientifique, l’agriculture, les infrastructures, l’économie numérique et les mécanismes de financement.
« La conférence mettra en avant des intervenants de renom, tels que le Professeur Patrick Lumumba du Kenya, le Professeur Olubayi Olubayi de l’Ouganda et le Professeur Oyewale Tomori, Président du Réseau Ouest-Africain des Académies Scientifiques », a-t-il précisé.
Il a également souligné l’importance de l’AAS, une société savante panafricaine fondée en 1985, en déclarant : « L’AAS, dont le siège est à Nairobi, est une société non alignée, apolitique et à but non lucratif, qui promeut le développement de tous les pays africains par la science. »
Au cours de la conférence, l’académie procédera également à l’intronisation de nouveaux membres et annoncera les lauréats de prix prestigieux, y compris le Prix Olusegun Obasanjo.
« Nous sommes convaincus que les résultats de la conférence offriront d’énormes perspectives pour repositionner la vision scientifique de l’Afrique et l’exploiter pour la croissance future du continent », a ajouté Okonofua.
Général
Une veste aérienne qui permet aux lézards plongeurs de rester sous l’eau plus longtemps !
Des lézards fascinants ont développé une technique unique pour échapper à leurs prédateurs : plonger dans les ruisseaux et rester immergés jusqu’à 18 minutes ! En observant les Anolis aquaticus au Costa Rica, Lindsey Swierk a découvert qu’ils expulsaient de grandes bulles d’air, qu’ils réinhalent ensuite. Cette méthode leur permet de maximiser leur apport en oxygène, transformant ainsi leur peau en véritable réservoir d’air. Imaginez ces créatures, élégantes et argentées, défiant les lois de la nature !
Évasion Aquatique : La Stratégie Surprenante des Lézards
Techniques de Survie des Lézards
Certaines espèces de lézards ont développé des méthodes fascinantes pour échapper à leurs prédateurs. En particulier, ces reptiles sont capables de plonger dans des ruisseaux, utilisant une technique unique de respiration par bulles qui leur permet de rester sous l’eau pendant une durée impressionnante allant jusqu’à 18 minutes.
Adaptations Étonnantes
Cette capacité à rester immergé est le résultat d’adaptations physiologiques remarquables. Les lézards, en utilisant des bulles d’air, parviennent à prolonger leur temps sous l’eau, ce qui leur offre un avantage considérable face aux menaces. En effet, cette stratégie leur permet non seulement de se cacher, mais aussi de se déplacer discrètement dans leur environnement aquatique.
Importance de la Recherche
Des études récentes ont mis en lumière ces comportements fascinants, soulignant l’importance de la recherche sur les adaptations animales. Par exemple, une étude menée en 2023 a révélé que ces techniques de survie pourraient inspirer des innovations dans des domaines tels que la biomimétique, où les scientifiques s’efforcent de reproduire des stratégies naturelles pour résoudre des problèmes humains.
Conclusion
Les lézards, avec leur capacité à plonger et à respirer sous l’eau, illustrent parfaitement comment la nature a équipé certaines espèces pour survivre dans des environnements hostiles. Ces adaptations ne sont pas seulement impressionnantes, mais elles ouvrent également la voie à de nouvelles découvertes scientifiques et technologiques.
Comprendre la Résilience des Lézards Aquatiques
Introduction à la Vie Aquatique des Lézards
Les lézards, bien que souvent associés à des habitats terrestres, possèdent des capacités fascinantes qui leur permettent de s’adapter à des environnements aquatiques. Certaines espèces de lézards ont développé des techniques uniques pour prolonger leur temps passé sous l’eau, ce qui leur confère un avantage dans la recherche de nourriture et l’évasion des prédateurs.
Techniques de Survie Sous l’Eau
Un aspect remarquable de la survie aquatique des lézards est leur capacité à expulser l’air de leurs poumons. En faisant cela, ils réduisent leur flottabilité, ce qui leur permet de plonger plus profondément et de rester immergés plus longtemps. Par exemple, le lézard de mer, qui se trouve dans certaines régions côtières, utilise cette méthode pour se cacher des prédateurs tout en cherchant des proies comme des crustacés.
Adaptations Physiologiques
Les adaptations physiologiques de ces lézards sont également impressionnantes. Leur peau est souvent recouverte d’écailles qui minimisent la perte d’eau, leur permettant de rester hydratés même lorsqu’ils passent de longues périodes sous l’eau. De plus, certains lézards possèdent des membranes nictitantes, qui agissent comme des lunettes de plongée, leur permettant de voir clairement sous l’eau tout en protégeant leurs yeux.
Exemples de Lézards Aquatiques
Prenons l’exemple du lézard de la famille des Scincidae, qui est connu pour sa capacité à nager efficacement. Ce lézard peut rester immergé pendant plusieurs minutes, utilisant ses pattes pour se propulser tout en maintenant une respiration contrôlée. Une étude récente a montré que ces lézards peuvent rester sous l’eau jusqu’à 20 minutes, ce qui est impressionnant comparé à d’autres espèces.
Conclusion
La capacité des lézards à s’adapter à des environnements aquatiques témoigne de leur résilience et de leur ingéniosité. En comprenant mieux ces adaptations, nous pouvons apprécier la diversité de la vie sur notre planète et l’importance de la conservation des habitats naturels qui soutiennent ces créatures uniques.
Les Lézards Aquatiques et leur Comportement de Respiration
Introduction à un Comportement Fascinant
Des recherches récentes ont mis en lumière un comportement intrigant chez certaines espèces de lézards aquatiques. En 2015, lors d’une étude de terrain au Costa Rica, Lindsey Swierk, chercheuse à l’Université de Binghamton dans l’État de New York, a observé que certains lézards, connus sous le nom de Anolis aquaticus, plongeaient dans des ruisseaux lorsque des personnes s’approchaient, restant sous l’eau pendant de longues périodes.
Observation et Découverte
En filmant ces lézards sous l’eau, l’équipe de Swierk a remarqué qu’ils expulsaient de grandes bulles d’air par leurs narines, qui restaient attachées à leur tête, avant de les réinhaler. Dans un article publié en 2018, Swierk a décrit ce comportement unique. En 2021, elle et ses collègues ont révélé que pas moins de 18 espèces de lézards du genre Anolis pratiquent cette respiration de bulles sous l’eau, pouvant rester immergés jusqu’à 18 minutes.
Caractéristiques Physiques des Lézards
Ces lézards possèdent une peau hydrophobe qui est recouverte d’une fine couche d’air lorsqu’ils sont sous l’eau, leur conférant une apparence argentée. Cette caractéristique est également la raison pour laquelle les bulles qu’ils expulsent restent attachées à leur tête.
Étude Expérimentale
Dans une étude plus récente, Swierk a appliqué un émollient sur la tête de lézards fraîchement capturés à l’aide d’un pinceau, afin de temporairement empêcher leur peau de repousser l’eau. Les lézards ainsi traités n’ont pu expulser que de petites bulles. « Ils ont pu réinhaler un peu d’air car je n’ai pas appliqué l’émollient sur les narines, pour des raisons évidentes », explique Swierk.
Les lézards ont ensuite été placés dans un réservoir en plastique transparent rempli d’eau de ruisseau pour mesurer combien de temps ils pouvaient rester sous l’eau avant d’être relâchés. Ceux qui avaient été peints avec de l’eau ordinaire sont restés sous l’eau en moyenne 32 % plus longtemps que ceux traités avec l’émollient.
Mécanisme de Respiration
Swierk suggère que le fait de réinhaler le même air permet aux lézards d’extraire davantage d’oxygène. De plus, lorsque la bulle expulsée se connecte à la fine couche d’air sur la peau du lézard, davantage d’oxygène pénètre dans la bulle. En d’autres termes, cette fine couche d’air pourrait agir comme un réservoir d’oxygène.
Comparaisons avec d’Autres Espèces
Il est également envisageable que la grande bulle joue un rôle similaire à celui d’une branchie, permettant au dioxyde de carbone de se dissoudre dans l’eau et à l’oxygène de diffuser à l’intérieur. On sait que de nombreux insectes, araignées et plantes peuvent survivre sous l’eau grâce à des couches d’air qui fonctionnent comme des branchies.
D’autres animaux, comme le rat-taupe étoilé et la musaraigne aquatique, expulsent et réinhalent également des bulles sous l’eau, mais il est supposé qu’ils le font principalement pour détecter des odeurs tout en étant immergés.
Conclusion
Ces découvertes sur le comportement des lézards aquatiques ouvrent de nouvelles perspectives sur la façon dont certaines espèces s’adaptent à leur environnement aquatique. La capacité de réinhaler des bulles d’air pourrait être un mécanisme évolutif fascinant, permettant à ces lézards de maximiser leur temps passé sous l’eau tout en optimisant leur respiration.
Science et nature
Une OLED révolutionnaire pour une vision nocturne compacte et légère !
Une révolution dans la vision nocturne ! Des chercheurs de l’Université du Michigan ont développé un nouveau type de OLED qui pourrait remplacer les lourdes lunettes de vision nocturne par des lunettes légères et pratiques. Cette innovation permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d’améliorer l’autonomie grâce à une consommation d’énergie bien moindre. De plus, un effet de mémoire dans ces OLED pourrait ouvrir la voie à des systèmes de vision par ordinateur capables de saisir et d’interpréter les signaux lumineux. Imaginez des lunettes qui se souviennent de ce qu’elles voient !
Une Révolution dans la Vision Nocturne : Les OLEDs Légers
Introduction aux OLEDs Innovants
Des chercheurs de l’Université du Michigan ont mis au point un nouveau type de diode électroluminescente organique (OLED) qui pourrait remplacer les lunettes de vision nocturne encombrantes par des modèles légers et plus abordables, adaptés à une utilisation prolongée.
Fonctionnement des Systèmes de Vision Nocturne Traditionnels
Les systèmes de vision nocturne actuels reposent sur des intensificateurs d’image qui transforment la lumière infrarouge proche en électrons. Ces électrons sont ensuite accélérés à travers un vide vers un disque mince comportant des centaines de petits canaux. En heurtant les parois de ces canaux, les électrons libèrent des milliers d’autres électrons, qui frappent ensuite un écran phosphorescent, convertissant ainsi l’énergie en lumière visible. Ce processus permet d’amplifier la lumière entrante jusqu’à 10 000 fois, offrant ainsi une vision nocturne.
Les Avantages des Nouveaux Dispositifs OLED
Le nouvel appareil OLED développé convertit également la lumière infrarouge proche en lumière visible, mais avec une amplification supérieure à 100 fois, tout en étant plus léger et sans nécessiter la haute tension ni le vide encombrant des intensificateurs d’image traditionnels. Les chercheurs estiment qu’une amplification encore plus élevée pourrait être atteinte en optimisant la conception de l’appareil.
Une Technologie Révolutionnaire
Chris Giebink, professeur d’ingénierie électrique et de physique à l’Université du Michigan, souligne que « l’un des aspects les plus attrayants de cette nouvelle approche est qu’elle amplifie la lumière dans une pile de films minces de moins d’un micron d’épaisseur, bien plus fine qu’un cheveu, qui mesure environ 50 microns. »
Réduction de la Consommation Énergétique
Étant donné que cet appareil fonctionne à une tension bien inférieure à celle des intensificateurs d’image traditionnels, il permet de réduire considérablement la consommation d’énergie, prolongeant ainsi la durée de vie des batteries.
Mécanisme de Fonctionnement
Le dispositif intègre une couche absorbante de photons qui convertit la lumière infrarouge en électrons, ainsi qu’une pile de cinq couches d’OLED où ces électrons sont transformés en photons de lumière visible. Idéalement, cinq photons sont générés pour chaque électron traversant la pile OLED.
Une partie de ces photons est émise vers l’œil de l’utilisateur, tandis que d’autres sont réabsorbés par la couche absorbante, produisant encore plus d’électrons dans un cycle de rétroaction positive. Ce phénomène amplifie considérablement la lumière émise par rapport à la lumière d’entrée.
Une Avancée dans la Technologie OLED
Les précédents modèles d’OLED ne parvenaient pas à amplifier la lumière, produisant un photon de sortie pour chaque photon d’entrée. Raju Lampande, chercheur postdoctoral à l’Université du Michigan, déclare : « C’est la première démonstration d’un gain élevé de photons dans un dispositif à film mince. »
Comportement de Mémoire et Applications en Vision par Ordinateur
Le dispositif présente également un comportement de mémoire, connu sous le nom d’hystérésis, où sa sortie lumineuse à un moment donné dépend de l’intensité et de la durée des illuminations passées. Giebink explique : « Normalement, lorsqu’un OLED d’upconversion est éclairé, il commence à émettre de la lumière, et lorsque l’éclairage est éteint, il cesse d’émettre. Ce dispositif peut rester actif et se souvenir des choses dans le temps, ce qui est inhabituel. »
Bien que ce comportement de mémoire pose des défis pour les applications de vision nocturne, il pourrait offrir des opportunités pour un traitement d’image similaire à celui du système visuel humain, où les neurones biologiques transmettent des signaux en fonction du timing et de l’intensité des signaux entrants. La capacité de mémoriser des entrées passées pourrait faire de ces OLEDs de bons candidats pour des connexions neuronales permettant d’interpréter et de classifier une image sans nécessiter un traitement séparé.
Fabrication et Collaboration
Les chercheurs ont fabriqué le dispositif en utilisant des matériaux et des méthodes couramment employés dans la production d’OLED, ce qui devrait améliorer la rentabilité et la scalabilité pour les applications futures. Ce projet a été réalisé en collaboration avec OLEDWorks, une entreprise spécialisée dans les produits d’éclairage OLED, et RTX, un entrepreneur dans le secteur aérospatial et de la défense. La technologie est en attente de brevet par OLEDWorks et l’Université d’État de Pennsylvanie, où l’étude a été initiée avant que Giebink ne rejoigne l’Université du Michigan. Ce travail a été financé par la DARPA.
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