Capteur de gaz portable auto-chauffant pour surveillance précise de la santé et de l'environnement

Un capteur de gaz portable a été développé qui améliore les capteurs portables existants car il utilise un mécanisme d'auto-chauffage qui augmente la sensibilité. Il permet une récupération rapide et la réutilisation du dispositif. Les autres dispositifs de ce type nécessitent un chauffage externe. De plus, les autres capteurs portables nécessitent un processus de lithographie coûteux et chronophage en conditions de salle blanche.

Architecture innovante par laser

Les travaux antérieurs impliquaient l'utilisation de nanomatériaux pour la détection car leur grand rapport surface/volume les rend hautement sensibles ; cependant, le nanomatériau ne peut pas recevoir un signal, nécessitant des électrodes interdigitées, semblables aux doigts d'une main.

Les chercheurs ont utilisé un laser pour modéliser une ligne unique hautement poreuse de nanomatériau類似 au graphène pour des capteurs détectant gaz, biomolécules et, à l'avenir, produits chimiques. Dans la partie non-sensible de la plateforme, l'équipe a créé une série de lignes serpentines revêtues d'argent. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'argent, la zone de détection de gaz se réchauffe localement en raison d'une résistance électrique significativement plus grande, éliminant le besoin d'un chauffage séparé.

Les lignes serpentines permettent au dispositif de s'étirer, comme des ressorts, pour s'adapter à la flexion du corps pour les capteurs portables.

Matériaux et perspectives

Les nanomatériaux utilisés sont l'oxyde de graphène réduit et le disulfure de molybdène, ou une combinaison des deux, ou un composite d'oxyde métallique constitué d'un cœur d'oxyde de zinc et d'une coquille d'oxyde de cuivre, représentant les deux classes de nanomatériaux largement utilisés pour les capteurs de gaz — les nanomatériaux de faible dimension et les nanomatériaux d'oxydes métalliques. En utilisant un laser CO², plusieurs capteurs peuvent être fabriqués sur la plateforme. Le plan est d'avoir des dizaines à une centaine de capteurs, chacun sélectif à 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 pouvant endommager les nerfs ou les poumons, et la surveillance de la santé des patients incluant la détection de biomarqueurs gazeux du corps humain et la détection environnementale de polluants affectant les poumons.

Le capteur peut détecter le dioxyde d'azote, produit par les émissions des véhicules, et le dioxyde de soufre, qui, avec le dioxyde d'azote, cause la pluie acide. Ces gaz peuvent poser problème dans la sécurité industrielle.

L'étape suivante des chercheurs est de créer des réseaux à haute densité, d'améliorer le signal et de rendre les capteurs plus sélectifs. Cela pourrait impliquer l'utilisation de l'apprentissage automatique pour identifier les signaux distincts des molécules individuelles sur la plateforme.