Un dispositif fabriqué à partir de deux feuillets de graphène empilés puis légèrement désaxés serait capable de convertir ses propres fluctuations thermiques internes en un courant électrique mesurable, sans moteur, sans combustible et sans différence de température imposée de l’extérieur. Le matériau produirait de l’énergie à partir de son propre bruit interne.
Le graphène, cette grille hexagonale de carbone pur d’un seul atome d’épaisseur souvent comparée à un grillage à poules, est déjà connu pour sa résistance supérieure à celle de l’acier, sa souplesse et sa conductivité. Le procédé décrit repose sur un principe précis : l’empilement de deux feuillets, tournés l’un par rapport à l’autre d’un peu plus d’un degré.
Les physiciens appellent ce décalage l’angle magique. Il donne naissance à un graphène bicouche torsadé, et fait apparaître des motifs géants, les moirés, qui rappellent l’effet visuel produit par deux grillages superposés. Sans cette rotation, feuillets alignés, aucun effet n’apparaît.
Ces motifs bouleversent le comportement des électrons : ils ralentissent, se réorganisent, et le matériau bascule dans un état électronique différent. La structure torsadée agit alors comme un aiguilleur, qui sélectionne les mouvements électroniques et les organise dans un sens privilégié.
C’est ce tri qui produit un courant à partir d’une agitation normalement considérée comme du simple bruit, dissipé sans être capturé. Le procédé ne viole aucune loi de la thermodynamique : le système n’invente pas d’énergie, il extrait un signal cohérent d’un environnement bruyant, un peu comme un moulin qu’on ferait tourner non pas avec une rivière, mais avec les infimes remous d’un étang calme.
Les courants produits restent minuscules. Il n’est pas question d’alimenter un lave-linge ou de recharger une voiture. Les applications visées concernent l’électronique de très faible consommation : microcapteurs autonomes fonctionnant sans pile ni branchement, objets connectés disséminés dans une maison, dispositifs médicaux implantés sous la peau, ou capteurs installés au fond de l’océan, là où changer une batterie relève du défi logistique.
Plus largement, l’idée est de récupérer la chaleur perdue qui s’échappe en permanence des appareils, des machines et même des corps humains.
Un précédent testé sur du graphène monocouche
Cette piste n’est pas isolée. En septembre 2020, une équipe de l’université de l’Arkansas avait publié dans la revue Physical Review E les résultats d’un circuit en graphène monocouche capable, selon elle, de fournir une alimentation basse tension propre et illimitée à de petits appareils ou capteurs.
À température ambiante, ce circuit produisait déjà un courant alternatif. En ajoutant deux diodes montées en sens opposé, les chercheurs étaient parvenus à convertir ce signal en courant continu pulsé, suffisant pour alimenter un petit circuit électronique de façon continue.
Pour prouver cette amélioration des performances, l’équipe s’était inspirée de la thermodynamique stochastique et avait développé la théorie de Nyquist, vieille de près d’un siècle. Pradeep Kumar, co-auteur de l’étude, avait résumé la démarche en expliquant que pour prouver cette amélioration des performances, ils s’étaient inspirés du domaine émergent de la thermodynamique stochastique et avaient développé la célèbre théorie de Nyquist, vieille de près d’un siècle.
Cette découverte mettait à mal la théorie du physicien Richard Feynman, qui jugeait impossible d’extraire de l’énergie du mouvement brownien, l’agitation thermique des atomes. L’équipe américaine cherchait alors à stocker cette électricité dans des condensateurs, une étape qui restait à franchir.
