L’effet Seebeck peut être utilisé pour convertir des différences de température en électricité. Les matériaux présents sur le marché et capable d’utiliser cet effet sont cependant trop rigides pour les multiples applications envisagées. 

Grapiller de l’énergie à partir de gradients de température pourrait aider à la transition écologique. Olivier Galangau, chargé de recherche CNRS à l’Institut des sciences chimiques de Rennes1, développe des matériaux en feuillets aux différentes propriétés. « Je travaille à la confluence de la chimie supramoléculaire, où de petites molécules s’assemblent pour générer des structures plus grosses et relativement stables, et de la chimie organique, explique le chercheur. Les assemblages moléculaires ainsi obtenus peuvent avoir des propriétés semi-conductrices ou être photoactifs. Les molécules forment ces architectures lorsqu’elles sont dissoutes dans un solvant, mais également lorsque ce dernier disparaît. Elles deviennent alors des cristaux liquides. »

Olivier Galangau s’intéresse également à un autre phénomène présent chez certains assemblages supramoléculaires : la thermoélectricité. Ce processus, connu depuis deux cents ans, correspond à la conversion d’une différence de température en un courant électrique grâce à l’effet Seebeck. Cela permet notamment de recharger de petites batteries, mais pourrait à terme alimenter des dispositifs plus importants de façon renouvelable.

Une question de souplesse

« La communauté s’est aperçue que les matériaux organiques semi-conducteurs peuvent être intéressants pour la thermoélectricité, souligne Olivier Galangau. Mais il faut des matériaux qui conduisent très bien l’électricité et très mal la chaleur. Ils doivent aussi être flexibles pour s’adapter à un maximum d’applications, comme des vêtements connectés. Les matériaux thermoélectriques que l’on retrouve dans le commerce sont inorganiques et rigides. »

Olivier Galangau a donc voulu combiner des matériaux organiques mous à des méthodes supramoléculaires. L’idée consiste à diminuer encore plus le transfert de chaleur dans le matériau grâce à des liaisons chimiques qui ne sont pas covalentes, mais bien supramoléculaires. La différence tient dans le fait que ce ne sont alors plus des électrons, qui transportent bien l’énergie thermique, qui assurent l’assemblage de l’architecture moléculaire.

« Des travaux précédents avaient prédit par des calculs que ces interactions-là sont nécessaires pour réduire la conductivité thermique tout en préservant la conductivité électrique, poursuit le chercheur. Il faudrait pour cela avoir une molécule conductrice qui y parvienne sans utiliser de solvant. Nos travaux ont cependant abouti à la conclusion inverse et nous avons obtenu de meilleurs résultats avec des matériaux en gel, et donc avec beaucoup de solvants. Privés de solvants au point de se retrouver en poudre, ces matériaux ne conduisaient plus le courant. »

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