Des chercheurs de l’Institut des sciences industrielles des universités de Tokyo et Yokohama (Japon) misent sur une propriété qu’ils appellent « superélastochromie » pour détecter les déformations mécaniques des structures. Soumis à une contrainte mécanique, les cristaux organiques qu'ils ont synthétisés changent de forme et de couleur puis retrouvent leurs propriétés initiales dès la contrainte supprimée. Leurs travaux ont été publiés dans Nature Communications.
Synthétisés à partir de la molécule organique luminescente 7Cl – ou 7-chloro-2-(2’-hydroxyphényl)imidazo[1,2-a]pyridine –, les cristaux sont constitués de molécules qui peuvent exister dans deux configurations distinctes. Dans les deux cas, un atome d'hydrogène est lié de manière covalente à un atome d'oxygène, et n'est que faiblement attiré par un atome d'azote proche. Lorsque la matière est sollicitée mécaniquement – contrainte de compression ou de cisaillement –, la disposition des molécules change. Cette transition contrôlée mécaniquement modifie les longueurs d'onde de la lumière que la molécule émet par fluorescence lorsqu'elle est excitée par une source de lumière UV externe. Outre une sensibilité importante avec une mesure par spectroscopie – un cristal avec une aire d'intersection d'environ 19 μm² peut détecter la pression d’une fourmi d’environ 3 mg ! –, la transition est visible à l'œil nu sous la forme d'un changement de couleur du vert néon à l'orange rougeâtre. Et s'avère réversible.
Quand les matériaux super-élastiques – entendez qui reprennent leur configuration initiale après tout type de contrainte mécanique – existants sont limités à de rares alliages métalliques, ou nécessitent un apport d’énergie pour revenir à leur forme initiale, à l’image des matériaux à mémoire de forme, « les matériaux organiques présentent de nombreux avantages tels la légèreté, la transparence, la configuration matérielle et fonctionnelle à volonté par synthèse chimique et donc la fabrication de pièces de précision pour les dispositifs », soutient Satoshi Takamizawa, qui a dirigé ces recherches.
Des recherches qui ouvrent la voie à la fabrication de capteurs intelligents susceptibles de monitorer en temps réel les déformations mécaniques des structures : une aubaine future pour de nombreux secteurs industriels, à l’image du bâtiment ou du transport maritime.
