Un nouveau capteur identifie les gaz avec plus de précision grâce à un système de "radars"
La plateforme modulaire permet un large éventail d'applications : de la détection précoce du diabète et des fuites dans l'industrie chimique à la surveillance de la fraîcheur des fruits et légumes
De l'analyse de l'haleine à la détection d'explosifs, ces applications nécessitent des "nez" électroniques fiables. Malheureusement, la technologie actuelle est souvent insuffisante. C'est pourquoi des chercheurs de la KU Leuven ont mis au point une plate-forme de capteurs flexible qui non seulement détecte les gaz, mais enregistre également leur vitesse, à la manière d'un radar. Cette technologie, publiée dans Nature Communications et brevetée depuis, mesure la vitesse à laquelle les molécules se déplacent à travers un nanomatériau spécial. Cela ouvre la voie à un large éventail d'applications.
Les capteurs chimiques traditionnels mesurent généralement la quantité d'une substance spécifique qui adhère à une surface. Mais l'air contient des centaines de composés organiques volatils (COV), souvent en faibles concentrations et mélangés les uns aux autres. Pour compliquer encore les choses, la vapeur d'eau est souvent mille fois plus abondante que les substances cibles, ce qui rend difficile la prise de mesures précises par de nombreux capteurs. Résultat : une fiabilité et une précision médiocres.
La nouvelle plateforme de capteurs de la KU Leuven utilise des cadres métallo-organiques (MOF) : des matériaux dotés d'un réseau de nanopores qui ont tous exactement la même taille. Ils agissent comme des radars moléculaires. Lorsque des molécules de gaz se déplacent à travers les pores à une température légèrement élevée, elles le font à des vitesses différentes et spécifiques en fonction de leur structure. Cette vitesse agit comme une empreinte digitale. En mesurant la vitesse, les chercheurs peuvent distinguer les différents gaz, même dans des conditions difficiles où les capteurs traditionnels échouent.
Une plateforme évolutive
Ce qui rend l'approche de la KU Leuven unique, c'est qu'il s'agit d'une plateforme évolutive. En ajustant la structure métallo-organique, nous pouvons adapter le capteur à des gaz spécifiques sans modifier la technologie sous-jacente", explique M. Verstreken. Le système reste compact, économe en énergie et très performant. Même dans des environnements humides ou avec des mélanges de gaz complexes et de faibles concentrations, il surpasse les nez électroniques commerciaux.
Une demande de brevet a été déposée pour la structure spécifique du capteur, car cette technologie offre un large éventail d'applications potentielles. Pensez à un test respiratoire pour le diagnostic précoce du diabète. Ou encore à la détection de fuites dans l'industrie chimique et de défauts dans les batteries Li-ion, à la surveillance de la qualité de l'air intérieur ou extérieur, ou au suivi de la fraîcheur des fruits et légumes stockés. Même les explosifs ou les drogues dissimulés peuvent être détectés plus rapidement et avec plus de précision grâce à cette technologie. Grâce à sa conception modulaire, le capteur peut être adapté à chaque tâche : il suffit de choisir les MOF appropriés pour que la plate-forme fonctionne.
Il ne s'agit pas d'un capteur conçu pour une tâche spécifique, mais d'une plate-forme modulaire", souligne M. Verstreken. En sélectionnant le bon MOF ou la bonne combinaison de MOF, vous pouvez adapter le capteur à ce que vous voulez détecter. Grâce à cette flexibilité, notre plateforme convient à un large éventail de secteurs, des soins de santé à la sécurité.
Reconnaissance
L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications. Grâce à cette recherche, Margot Verstreken a également remporté l'édition belge de Falling Walls, un concours international de communication scientifique. En novembre, elle représentera la Belgique à la finale mondiale à Berlin, en compétition avec de jeunes chercheurs de plus d'une centaine de pays.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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