Les chercheurs ont réussi à produire un matériau de revêtement qui peut être écrit à l’aide de lumière UV et l’écriture effacée à nouveau à l’aide d’oxygène. Les modifications apportées au papier réinscriptible pourraient aider à réduire le gaspillage de papier dans une grande variété d’applications. Le matériau est composé de trois composants non toxiques et est produit en une seule étape de synthèse, comme décrit dans la revue Angewandte Chemie.
Yadong Yin et son équipe basée à l’Université de Californie à Riverside (États-Unis) se sont concentrés sur les nanocristaux de titane (TiO2) pour produire un système réinscriptible sensible à la lumière. Le TiO2 nanocristallin, un semi-conducteur, s’assombrit lorsqu’il est irradié avec de la lumière ultraviolette (UV) en raison de la séparation de charge et de la réduction des atomes de titane. De manière critique, le changement de couleur n’est pas permanent car l’oxygène de l’air réoxyde le titane et provoque un retour à la transparence.
L’équipe de chercheurs s’est concentrée sur le maintien du changement de couleur pendant une plus longue période. Ils ont utilisé de l’azote comme dopant, qu’ils ont obtenu à partir d’urée, et ont décoré les cristaux avec une substance commune non toxique appelée diéthylène glycol. Cette substance, ajoutée à la synthèse comme solvant, a également joué un rôle crucial dans le changement de couleur ; les chercheurs ont noté qu’il récupérait les trous d’électrons en excès et retardait ainsi la réoxydation et le retour à l’état transparent.
Lorsqu’ils sont appliqués sur du verre ou du papier, les nanocristaux forment un revêtement uniforme qui peut être écrit à l’aide de lumière UV. Il a suffi de 30 secondes d’éclairage avec une source lumineuse à une longueur d’onde inférieure à 400 nm pour réaliser l’écriture. L’équipe a souligné qu’il n’était pas nécessaire d’utiliser une source de lumière puissante ; les lampes dans la gamme de puissance des LED étaient suffisantes pour produire un niveau de contraste élevé sur le matériau.
L’équipe a exploré deux méthodes d’écriture légère. Tout d’abord, ils ont produit des motifs ou du texte imprimé en éclairant le substrat en papier ou en verre à travers un photomasque. Ils ont également produit une écriture à main levée à l’aide d’un stylo laser. Les deux options donnaient un motif à contraste élevé qui était stable pendant de nombreuses heures et pouvait soit être effacé par chauffage, soit s’estomper 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 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 requises ; par exemple, les tickets de transport quotidiens, les panneaux d’information, le stockage de données ou la technologie des capteurs. Les auteurs mettent en évidence la méthode de production simple, utilisant des matières premières courantes et non toxiques, et le degré élevé de compatibilité avec d’autres matériaux.
Rashed Aleisa et al, Coloration photoréversible rapide à contraste élevé de nanocristaux de TiO 2 dopés N fonctionnalisés en surface pour l’impression lumineuse réinscriptible, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI : 10.1002/anie.202203700