Depuis plus de dix ans, les scientifiques ont découvert dans les sédiments fluviaux et marins des bactéries multicellulaires capables de conduire l’électricité sur des distances allant jusqu’à plusieurs centimètres, un exploit étonnant comparé à la taille de leur cellule. Cependant, les mécanismes biologiques permettant une telle conductivité restaient nébuleux. Une équipe de l’Université d’Anvers a récemment pénétré dans le cœur de ce phénomène avec un niveau de détail atomique et a révélé que ces bactéries génèrent un véritable matériel organique à base de métal – un cadre que les chimistes synthétisent habituellement en laboratoire pour l’électronique.
Connues sous le nom de “bactéries câblées”, ces organismes filamenteux peuvent mesurer jusqu’à quelques centimètres et résident dans les zones où l’oxygène rencontre le milieu anaérobie. Les cellules enfouies plus profondément captent des électrons du sulfure d’hydrogène, tandis que celles en surface les transfèrent à l’oxygène. Cette dynamique crée un courant à travers les filaments, séparant ainsi deux métabolismes différents dans un même espace, une stratégie unique dans le règne animal. Précédemment, cette même équipe avait révélé que la conductivité de ces filaments atteint jusqu’à 500 S/cm, une mesure inimaginable pour des structures biologiques, indiquant que le transfert d’électrons repose sur des centres nickel plutôt que sur les traditionnels clusters fer-soufre.
Pour élucider le fonctionnement de cette conductivité, les chercheurs ont utilisé une série de méthodes allant de la microscopie électronique à la spectroscopie de rayons X. Les résultats montrent que chaque fil conducteur contient environ 11 nanolattes de 1,4 nanomètre de diamètre, enroulées de manière semblable à un câble de cuivre multibrins. Fait intéressant, le complexe qui est au cœur de cette conductivité, désigné sous le nom de NiBiD (Nickel Bis-Dithiolene), consiste en un atome de nickel maintenu par quatre atomes de soufre dans une molécule organique, formant une superposition d’orbitales électroniques typiques des polymères conducteurs.
« Ce modèle me rappelait un câble tressé constitué de brins fins dans une gaine protectrice. Ce qui m’a frappé, ce n’est pas son aspect inhabituel, mais plutôt à quel point il m’était familier. L’évolution a créé cette structure 600 millions d’années avant les électriciens »
En analysant cette conductivité non seulement sur l’ensemble du fil, mais spécifiquement sur les nanolattes, les chercheurs ont estimé que celle-ci varie entre 150 et 15 000 S/cm, ce qui place ces bactéries au même niveau que certains matériaux conducteurs industriels. La possibilité de relier ces nanolattes à des microélectrodes pour des mesures directes est actuellement à l’étude.
Au-delà des applications pratiques, ces découvertes ouvrent la voie à une compréhension plus approfondie des capacités évolutives des organismes vivants. Les bactéries, en utilisant un processus de l’auto-assemblage à température ambiante, offrent une méthode de production économique en contraste avec les processus énergivores requis pour synthétiser des conducteurs polymères.
Pour l’électronique appliquée, le défi consiste à prouver que ces matériaux biologiques peuvent être fabriqués de manière rentable et présentent des caractéristiques comparables aux encres conductrices actuelles. Meysman souligne que l’électronique imprimée flexible pourrait être l’une des premières applications pratiques de cette technologie, mais il reste essentiel de démontrer la faisabilité économique de la production à grande échelle.
Points à retenir
- Des bactéries multicellulaires conduisent l’électricité sur de longues distances.
- Ces organismes cultivent un cadre organique à base de métaux, innovant pour l’électronique.
- Leurs capacités de conductivité sont comparables à celles de matériaux industriels.
- La production de ces nanolattes est plus économique que celle des polymères modernes.
- Les applications de ces découvertes pourraient transformer le secteur de l’électronique flexible.
Cette avancée soulève de nombreuses questions sur le potentiel inexploité des organismes vivants dans le domaine de l’électronique. En tant que passionné de science et de technologie, je suis enthousiaste à l’idée d’observer comment ces découvertes pourraient influencer notre approche des matériaux durables et de l’innovation technologique. Pourrait-on envisager un futur où l’électronique est entièrement bio-sourcée ? La réponse réside peut-être dans des écosystèmes que nous n’avons pas encore complètement explorés.