Des chercheurs de Queen Mary développent une lentille légère et réglable électriquement, inspirée par la flexibilité de l’œil humain.
La capacité à changer instantanément de point de mire est une chose que la plupart des gens tiennent pour acquise. Chaque jour, nos yeux passent sans effort de la lecture d’un livre à la reconnaissance d’un visage dans une pièce, ou encore à l’observation d’un oiseau qui vole au-dessus de notre tête. Reproduire cette remarquable flexibilité technologique s’est toutefois avéré beaucoup plus difficile.
Des chercheurs de l’Université Queen Mary de Londres , sous la direction du professeur James Busfield , ont franchi une étape importante vers la miniaturisation, l’allègement et la simplification des lentilles adaptatives grâce à la mise au point d’un nouveau matériau transparent à base de graphène. Ce matériau permet aux lentilles souples de modifier leur mise au point électroniquement, sans pièces mobiles encombrantes. Ces travaux lèvent les principales contraintes de conception des lentilles à actionnement électrostatique et ouvrent la voie à des dispositifs d’imagerie médicale compacts, des appareils photo autofocus et des écrans portables.
Publiée dans la revue Advanced Functional Materials , l’étude démontre comment des électrodes transparentes ultra-minces en oxyde de graphène réduit peuvent être intégrées à une lentille souple à commande électrique. Il en résulte un dispositif compact capable de modifier sa distance focale par simple application d’un faible champ électrique.
Contrairement aux lentilles rigides des appareils photo, microscopes et instruments optiques classiques, ce prototype se comporte davantage comme un œil vivant. Lorsqu’un courant électrique est appliqué, une membrane souple étire délicatement la lentille, modifiant subtilement sa forme et permettant ainsi de faire la mise au point sur des objets situés à différentes distances.
Cela contraste fortement avec le fonctionnement des lentilles adaptatives classiques à actionnement électrostatique, dont les électrodes sont positionnées sur le pourtour de la lentille, les matériaux bloquant la lumière. De plus, les lentilles souples traditionnelles à commande électrique nécessitent des électrodes flexibles pour se déplacer, mais ces électrodes sont souvent opaques, ce qui les rend inadaptées aux applications optiques.
En concevant des électrodes transparentes à partir d’oxyde de graphène réduit, l’équipe de recherche a pu les intégrer directement sur l’actionneur extensible situé sous la lentille. Cette nouvelle architecture réduit considérablement la taille et la complexité du dispositif, tout en permettant une mise au point électronique.
En contrôlant précisément la quantité de graphène déposée sur la membrane souple, les chercheurs ont trouvé le juste équilibre entre performances électriques et clarté optique nécessaire à la création d’une lentille adaptative fonctionnelle. Leur prototype a permis d’ajuster avec succès la mise au point sur une large plage de distances tout en conservant une conception compacte.
Bien qu’encore au stade de la recherche, cette technologie pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de dispositifs optiques adaptatifs plus fins, plus silencieux et plus économes en énergie que les systèmes existants.
« C’est passionnant. Cela signifie qu’à l’avenir, une technologie similaire pourrait trouver des applications dans les appareils photo à mise au point automatique, les écrans portables, les casques de réalité virtuelle et augmentée, les dispositifs d’imagerie médicale miniatures et les instruments scientifiques, là où les systèmes de mise au point mécaniques conventionnels ajoutent du poids, de la complexité ou du coût », déclare Giacomo Sasso, premier auteur de l’étude.
Cette recherche met également en lumière le potentiel croissant de la robotique souple et des matériaux avancés pour transformer les technologies du quotidien.
« Au lieu de recourir à des moteurs et des engrenages, les polymères électroactifs se comportent davantage comme des muscles artificiels, changeant de forme de manière fluide et silencieuse en réponse à des signaux électriques. Associés aux propriétés électriques exceptionnelles du graphène, ils offrent aux ingénieurs une approche entièrement nouvelle pour la conception de systèmes optiques », ajoute Alec Lamoreux, second auteur de l’étude.
Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour améliorer la transparence des électrodes en graphène et optimiser leurs performances, les résultats démontrent que des lentilles souples et électriquement orientables peuvent être fabriquées à l’aide de techniques de fabrication simples et de matériaux peu coûteux.
L’étude souligne l’expertise de l’Université Queen Mary de Londres dans les domaines des matériaux avancés, de la robotique souple et du génie biomédical, et démontre comment la recherche fondamentale sur le graphène et les matériaux intelligents peut se traduire par des innovations susceptibles d’améliorer les soins de santé, les technologies grand public et l’imagerie scientifique de demain.
Vous pouvez lire l’étude complète dans Advanced Functional Materials via le lien suivant .
