Écrire avec la lumière sur Titania

Des chercheurs ont réussi à produire un matériau de revêtement sur lequel on peut écrire à l'aide de la lumière UV et effacer à nouveau l'écriture à l'aide d'oxygène. La modification du papier réinscriptible pourrait contribuer à réduire les déchets de papier dans une grande variété d'applications. Le matériau est constitué de trois composants non toxiques et est produit en une seule étape de synthèse, comme le décrit la revue Angewandte Chemie.

Yadong Yin et son équipe, basée à l'université de Californie, Riverside (États-Unis), se sont concentrés sur les nanocristaux d'oxyde de titane (TiO2) pour produire un système réinscriptible et sensible à la lumière. Le TiO2 nanocristallin, un semi-conducteur, s'assombrit lorsqu'il est irradié par une lumière ultraviolette (UV) en raison de la séparation des charges et de la réduction des atomes de titane. Le changement de couleur n'est pas permanent car l'oxygène présent dans l'air ré-oxyde le titane et provoque un retour à la transparence.

L'équipe de chercheurs s'est attachée à maintenir le changement de couleur pendant une période plus longue. Ils ont utilisé l'azote comme dopant, qu'ils ont obtenu à partir de l'urée, et ont décoré les cristaux avec une substance commune non toxique appelée diéthylène glycol. Cette substance, ajoutée à la synthèse en tant que solvant, a également joué un rôle crucial dans le changement de couleur ; les chercheurs ont remarqué qu'elle piégeait les trous électroniques en excès et retardait ainsi la réoxydation et le retour à l'état transparent.

Appliqués sur du verre ou du papier, les nanocristaux ont formé un revêtement uniforme sur lequel il était possible d'écrire à l'aide de la lumière UV. Il a suffi de 30 secondes d'illumination avec une source lumineuse d'une longueur d'onde inférieure à 400 nm pour produire l'écriture. L'équipe a souligné qu'il n'était pas nécessaire d'utiliser une source lumineuse puissante ; des lampes de la gamme de puissance des LED étaient suffisantes pour produire un niveau élevé de contraste sur le matériau.

L'équipe a exploré deux méthodes d'écriture lumineuse. Tout d'abord, elle a produit des motifs ou du texte imprimé en éclairant le substrat en papier ou en verre à travers un masque photographique. Ils ont également produit une écriture à main levée à l'aide d'un stylo laser. Les deux options ont permis d'obtenir un motif très contrasté, stable pendant de nombreuses heures, qui pouvait être effacé par chauffage ou s'effacer lentement à cause de l'oxydation. L'équipe souligne qu'il est possible de prolonger la durée de vie de l'impression en recouvrant la surface du film d'une couche protectrice d'un polymère non toxique, réduisant ainsi son exposition à l'oxygène.

Le principal avantage du système produit par Yin et son équipe est sa réutilisabilité. L'étude a démontré que jusqu'à 50 cycles d'écriture-effacement pouvaient être effectués sans perte notable de contraste. Cela signifie que la technologie pourrait être appliquée dans un certain nombre de domaines où des surfaces réutilisables/réinscriptibles sont nécessaires, par exemple les tickets de transport quotidiens, les panneaux d'information, le stockage de données ou la technologie des capteurs. Les auteurs soulignent la simplicité de la méthode de production, qui utilise des matériaux de départ courants et non toxiques, ainsi que le haut degré de compatibilité avec d'autres matériaux.