ChIMES : Capteurs magnéto-élastiques à faible coût pour identification chimique précise

Une technologie de capteur à faible coût, appelée Identification Chimique par Détection Magnéto-Élastique (ChIMES), utilise des matériaux de réponse ciblée (TRM) comme actionneurs dans des capteurs magnéto-élastiques (M-E) (Figure 1).

Les TRM 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 coercivité très faible. Lorsqu'un TRM rencontre une cible, il impose des forces qui modifient les propriétés magnétiques de l'alliage de manière détectable avec un ensemble de bobines d'excitation-détection.

ChIMES comprend un métal ferromagnétique et un réactif de reconnaissance moléculaire couplé au métal ferromagnétique. Le réactif de reconnaissance moléculaire est capable de se dilater lors de l'exposition à la vapeur ou au liquide du matériau cible de sorte que le réactif modifie une contrainte de traction sur le métal ferromagnétique. Le matériau cible est détecté en fonction des changements dans les caractéristiques de commutation magnétique du métal ferromagnétique causés par les changements de contrainte de traction.

Le capteur peut détecter tout ce pour quoi des TRM peuvent être identifiés ou développés. Il est capable de communication sans fil à travers une barrière non métallique ou métallique fine. 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 aux applications ouvertes 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 traceurs ; agents de guerre chimique et biologique et précurseurs ou sous-produits de leur fabrication ; constituants de gaz exhalés pour diagnostics de santé et détection de drogues ; produits chimiques et matériaux industriels toxiques ; fraîcheur et sécurité alimentaire ; composés organiques volatils ; et autres polluants aéroportés et hydrosolubles.