Identification chimique par détection magnéto-élastique (ChiMES)

Une technologie de capteur à faible coût, appelée Chemical Identification by Magneto-Elastic Sensing (ChIMES), utilise des matériaux de réponse cible (TRM) comme actionneurs dans les capteurs magnéto-élastiques (M-E) (Figure 1).

Les MRT peuvent provenir de nombreuses classes de composés chimiques et biochimiques, avec de nombreux degrés de sélectivité. Les TRM avec de fortes affinités pour des cibles spécifiques peuvent être utilisés individuellement, tandis que les TRM avec une sélectivité distribuée peuvent être formés en réseaux avec un réseau de neurones artificiels ou d'autres outils basés sur l'intelligence artificielle utilisés pour l'analyse et l'interprétation. Les composants magnéto-élastiques sont des alliages ferromagnétiques amorphes à haute perméabilité et très faible coercivité. Lorsqu'un TRM rencontre une cible, il impose des forces qui modifient les propriétés magnétiques de l'alliage d'une manière qui peut être détectée avec un jeu de bobines de détection d'excitation.

ChiMES comprend un métal ferromagnétique et un réactif de reconnaissance moléculaire couplé au métal ferromagnétique. Le réactif de reconnaissance moléculaire est utilisable pour se dilater lors d'une exposition à la vapeur ou au liquide du matériau cible de sorte que le réactif de reconnaissance moléculaire modifie une contrainte de traction sur le métal ferromagnétique. Le matériau cible est détecté sur la base des modifications des caractéristiques de commutation magnétique du métal ferromagnétique causées par les modifications de la contrainte de traction.

Le capteur peut détecter tout ce pour quoi des TRM peuvent être identifiés ou développés. Il est capable de communiquer sans attache à travers une barrière métallique non métallique ou mince. ChiMES peut être miniaturisé et est suffisamment économe en énergie pour être alimenté par des batteries embarquées. La forme, la taille et l'apparence peuvent être adaptées à un besoin spécifique. ChiMES convient à la fois aux applications manifestes et secrètes et peut détecter simultanément des cibles multiples et variables avec des TRM modulaires. Le capteur est beaucoup moins cher que des techniques telles que la chromatographie en phase gazeuse.

Les applications pour ChiMES incluent les explosifs ou les taggants ; agents de guerre chimique et biologique et précurseurs ou sous-produits de leur fabrication; constituants de gaz exhalés pour le diagnostic médical et la détection de drogues ; produits chimiques et matériaux industriels toxiques; fraîcheur et sécurité des aliments; les composés organiques volatils; et d'autres polluants en suspension dans l'air et dans l'eau.