Un remède contre la cécité ? Un concentrateur solaire de nouvelle génération ?

Les cellules photovoltaïques les plus efficaces utilisées pour l’énergie solaire coûtent jusqu’à 50 000 $ par mètre carré. Et si ces cellules pouvaient être remplacées par un concentrateur solaire en plastique de moins de 3 mm d’épaisseur qui concentre la lumière du soleil 500 fois à seulement 100 $ le mètre carré ?

Les maladies qui causent la cécité détruisent les bâtonnets et les cônes de la rétine. Les cellules ganglionnaires s’appuient sur des bâtonnets et des cônes pour détecter la lumière lorsqu’elle pénètre dans l’œil. La cécité pourrait-elle être guérie si les cellules ganglionnaires pouvaient être amenées par des virus génétiquement modifiés à assumer cette fonction ?

Ces perspectives alléchantes sont poursuivies par deux célèbres Université de Rochester scientifiques dont les travaux se sont déjà révélés transformateurs, ce qui a entraîné leur élection en tant que membres 2021 du Académie nationale des inventeurs.

Duncan Moore, le professeur Rudolf et Hilda Kingslake de génie optique, et David Williams, le professeur William G. Allyn d’optique médicale, rejoignez 162 autres intronisés NAI choisis pour leur « esprit d’innovation hautement prolifique dans la création ou la facilitation d’inventions exceptionnelles qui ont eu un impact tangible sur la qualité de vie, le développement économique et le bien-être de la société ».

Un concentrateur solaire de nouvelle génération

Moore a reçu une subvention de 3,4 millions de dollars de l’Agence des projets de recherche avancée du ministère de l’Énergie pour développer un guide de lumière planaire utilisant la micro-optique pour capturer, orienter et concentrer la lumière directe du soleil sur une seule cellule photovoltaïque (PV).

« Avec cette subvention, nous visons à produire le concentrateur solaire de prochaine génération », a déclaré Moore. « L’un des avantages de l’utilisation de notre approche est que notre guide de lumière planaire est translucide, de sorte que toute lumière qui n’est pas concentrée dans la cellule photovoltaïque traversera le matériau. Ceci intéresse les architectes car il fournit un matériau qui laissera passer la lumière en même temps qu’il aidera à produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire.

Moore, qui est vice-recteur à l’entrepreneuriat et supervise le Centre de l’entrepreneuriat de l’Ain, est aussi un pionnier dans le développement de verres à gradient d’indice. Les lentilles fonctionnent un peu comme des yeux d’insectes, en utilisant une seule lentille au lieu de plusieurs pour plier les rayons lumineux. Cela a permis d’utiliser des endoscopes plus petits et moins coûteux pour une multitude d’applications, allant des appareils utilisés par les médecins pour scruter le corps aux lunettes de visée. Il y a vingt-cinq ans, Moore a commercialisé la technologie par l’intermédiaire de la société qu’il a fondée, Gradient Lens Corp., qui continue de fabriquer des endoscopes Hawkeye de haute qualité et à faible coût.

Moore, qui détient 18 brevets, a présidé le comité d’examen optique indépendant Hubble organisé en 1990 pour déterminer la prescription correcte du télescope spatial Hubble. Il a également été directeur associé pour la technologie au Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche pendant l’administration Clinton.

« Travail techniquement brillant et révolutionnaire » en sciences visuelles

L’optique adaptative a d’abord été développée par des astronomes afin que les télescopes puissent voir plus clairement à travers l’atmosphère terrestre. Williams, largement considéré comme l’un des plus grands experts mondiaux de la vision humaine, et son groupe de recherche ont appliqué ces techniques à l’œil humain. Ce travail a rendu possible l’imagerie de cellules rétiniennes individuelles – jusqu’aux photorécepteurs à cônes individuels dans la rétine humaine vivante. L’approche modifie non seulement la lumière sortant de l’œil pour obtenir une meilleure image de la rétine ; il modifie également la lumière entrant dans l’œil pour produire une meilleure vision avec des lentilles de contact, des lentilles intraoculaires et la chirurgie réfractive au laser. Les méthodes développées par le groupe de Williams sont utilisées dans de nombreuses procédures LASIK menées dans le monde aujourd’hui.

Williams ; Juliette McGregor, professeur adjoint d’ophtalmologie; et Guillaume Merigan, professeur d’ophtalmologie, sont maintenant prêts à combiner de nouvelles avancées en biologie moléculaire avec l’optique adaptative de nouvelle génération pour mieux comprendre le rôle des cellules ganglionnaires de la rétine dans le traitement des signaux visuels pour le cerveau. Ils ont trouvé un moyen de stimuler ces cellules avec un virus, amenant les cellules ganglionnaires à créer leurs propres signaux visuels lorsque les bâtonnets et les cônes de la rétine sont irrémédiablement endommagés par la maladie. Le résultat pourrait potentiellement conduire à un remède contre les maladies qui causent la cécité.

Williams, qui détient 10 brevets, a dirigé le Centre des sciences visuelles depuis 30 ans. Il a également été doyen de la recherche pour les arts, les sciences et l’ingénierie. Le jury de la Prix ​​Champalimaud Vision, l’un des près de trois douzaines de récompenses que Williams a reçues, a déclaré que Williams et son groupe de recherche ont « revitalisé le domaine de l’optique physiologique, produisant année après année un travail vraiment magnifique, techniquement brillant et révolutionnaire ».

Williams déclare : « À plusieurs points de décision clés de ma carrière, d’éminents scientifiques ont déclaré catégoriquement qu’il était impossible de réaliser l’un ou l’autre des objectifs scientifiques dont je rêvais. Même si c’était plus par obstination que par habileté de ma part, je suis content de ne pas avoir écouté. Le plus souvent, c’est notre imagination, et non la nature, qui fixe les limites de ce qui est possible.

La source: Université de Rochester