Vaincre les dendrites des batteries par contrainte mécanique... Et 4 autres avancées de la recherche

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Vaincre les dendrites des batteries par contrainte mécanique... Et 4 autres avancées de la recherche

Contrôler la progression des dendrites dans les batteries grâce à une contrainte mécanique

Le mystère des dendrites serait-il percé ? Ces excroissances de lithium qui poussent sur la surface des anodes de lithium métallique restent le verrou majeur à la réalisation de batteries tout-solide à très haute densité énergétique. Une équipe du MIT affirme avoir identifié leur origine, qui serait mécanique plutôt qu’électrochimique. Les chercheurs ont observé par microscopie in operando qu’en comprimant mécaniquement une cellule à électrolyte solide de type grenat (LLZO-Ta), la trajectoire de croissance des dendrites était déviée. Une compression suffisamment élevée pouvait ainsi éviter que les dendrites traversent la cellule et provoquent sa défaillance. Une conception de cellule maintenant une contrainte mécanique pourrait ainsi permettre de parer à la calamité dendritique.

Cole D. Fincher et al. Controlling dendrite propagation in solid-state batteries with engineered stress. Joule (2022). doi.org/10.1016/j.joule.2022.10.011

Un dispositif cryptographique basé sur un matériau à changement de phase

Des chercheurs de l’université de technologie et de design de Singapour ont développé une fonction physique non-clonable (une clé physique généralement intégrée dans le silicium) exploitant les propriétés d’un matériau à changement de phase. Le principe de ce dispositif cryptographique repose sur les variations de la résistance électrique entre les états amorphe et cristallin - qui sont réversibles - d’une couche de calchogénure. Les clés uniques, constituées de réseaux de « cellules » de ce matériau, sont générées aléatoirement durant le processus de trempe en fabrication. Selon les chercheurs, elles résistent à des attaques mettant en œuvre de l’apprentissage automatique.

Shao?Xiang Go et a.l, Ultrafast near?ideal phase?change memristive physical unclonable functions driven by amorphous state variations, Advanced Science (2022). doi.org/10.1002/advs.202204453

Des photodétecteurs sur silicium plus performants

Une équipe de chercheurs de l’université des sciences et technologies de Hong-Kong a mis une nouvelle méthode d’épitaxie directe et sélective pour coupler plus étroitement des semi-conducteurs III-V (ici des photodétecteurs) avec des guides d’ondes en silicium. Cette technique permet de faire croître latéralement les éléments III-V sur un substrat silicium, sans intercaler des couches-tampon qui nuisent à l’efficacité du couplage, et d’obtenir des composants coplanaires. Le courant d’obscurité du photodétecteur peut ainsi descendre à 60 pico-ampères seulement, par exemple. De quoi espérer des technologies de photonique sur silicium encore plus performantes à l’avenir.

Ying Xue et al., High-speed and low dark current silicon-waveguide-coupled III-V photodetectors selectively grown on SOI, Optica (2022). doi.org/10.1364/OPTICA.468129

Un nouveau type de plastique « intelligent »

Une équipe de l’Université du Texas, aux Etats-Unis, est parvenue à créer un nouveau type de plastique intelligent, qui peut être mou et étirable en certains endroits, et rigide et solide à d’autres endroits. Pour contrôler les propriétés de ce matériau unique en son genre, et permettre cette transformation, ils sont partis d’un monomère, le cis-cyclooctene. Ils ont ensuite testé une dizaine de catalyseurs, jusqu’à en trouver un qui, ajouté à leur monomère de départ et exposé à la lumière visible dans une pièce à température ambiante, donne un polymère semi-cristallin ressemblant à ceux qui composent le caoutchouc synthétique. Les parties exposées à la lumière deviennent ainsi plus rigides, tandis que les parties non exposées restent molles et étirables. Un tel matériau pourrait avoir des applications prometteuses en optoélectronique et en robotique molle.

A.Rylski et al., Polymeric multimaterials by photo-chemical patterning of crystallinity, Science, 378 ; doi.org/10.1126/science.add6975

L’umimon, nouveau qubit supraconducteur

La famille des qubits supraconducteurs s’agrandit encore. Les classiques transmons utilisés notamment par Google et consistant en une jonction Josephson couplée à un condensateur de dérivation restent limités par leur taux d’erreur. Les chercheurs s’activent pour proposer des structures plus fiables. Aux qubits dits fluxoniums - jonction Josephson shuntée par une superinductance - déjà proposés, une équipe d’Aalto University ajoute une nouvelle piste : l’umimon, une jonction Josepshon au centre d’un guide d’onde. Moins sensible au bruit, cet umimon a démontré, pour une première réalisation, une fiabilité encourageante.

Hyyppä, E. et al. Unimon qubit. Nat Commun 13, 6895 (2022). doi.org/10.1038/s41467-022-34614-w

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