Capteur de gaz portable pour la surveillance de la santé et de l'environnement

Un capteur de gaz portable a été développé. Il s'agit d'une amélioration par rapport aux capteurs portables existants car il utilise un mécanisme d'auto-échauffement qui améliore la sensibilité. Il permet une récupération et une réutilisation rapides de l'appareil. D'autres appareils de ce type nécessitent un chauffage externe. De plus, d'autres capteurs portables nécessitent un processus de lithographie coûteux et long dans des conditions de salle blanche.

Des travaux antérieurs impliquaient l'utilisation de nanomatériaux pour la détection, car leur grand rapport surface/volume les rend très sensibles ; cependant, le nanomatériau n'est pas quelque chose qui peut recevoir un signal, nécessitant le besoin d'électrodes interdigitées, qui sont comme les doigts d'une main.

Les chercheurs ont utilisé un laser pour modeler une seule ligne hautement poreuse de nanomatériau similaire au graphène pour les capteurs qui détectent les gaz, les biomolécules et, à l'avenir, les produits chimiques. Dans la partie non sensible de la plate-forme de l'appareil, l'équipe a créé une série de lignes sinueuses recouvertes d'argent. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'argent, la région de détection de gaz se réchauffe localement en raison d'une résistance électrique nettement plus importante, éliminant ainsi le besoin d'un élément chauffant séparé.

Les lignes sinueuses permettent à l'appareil de s'étirer, comme des ressorts, pour s'adapter à la flexion du corps pour les capteurs portables.

Les nanomatériaux utilisés dans ce travail sont de l'oxyde de graphène réduit et du disulfure de molybdène ou une combinaison des deux, ou un composite d'oxyde métallique composé d'un noyau d'oxyde de zinc et d'une coque d'oxyde de cuivre, représentant les deux classes de matériaux de capteurs de gaz largement utilisés — nanomatériaux de faible dimension et à base d'oxydes métalliques. Utiliser un CO ² laser, plusieurs capteurs peuvent être réalisés sur la plate-forme. Le plan est d'avoir des dizaines à une centaine de capteurs, chacun sélectif d'une molécule différente comme un nez électronique, pour décoder plusieurs composants dans un mélange complexe.

Les applications incluent un capteur portable pour détecter les agents chimiques et biologiques qui pourraient endommager les nerfs ou les poumons, et la surveillance de la santé des patients, y compris la détection de biomarqueurs gazeux du corps humain et la détection environnementale des polluants qui peuvent affecter les poumons.

Le capteur peut détecter le dioxyde d'azote, qui est produit par les émissions des véhicules, et le dioxyde de soufre, qui, avec le dioxyde d'azote, provoque les pluies acides. Ces gaz peuvent être un problème de sécurité industrielle.

La prochaine étape des chercheurs consiste à créer des matrices à haute densité, à améliorer le signal et à rendre les capteurs plus sélectifs. Cela peut impliquer l'utilisation de l'apprentissage automatique pour identifier les signaux distincts de molécules individuelles sur la plate-forme.