Détection des gaz et vapeurs dangereux grâce à des capteurs microscopiques imprimés en 3D

Publié par Redbran le 03/12/2021 à 13:00
Source: © Union européenne, [2021] / CORDIS
Les scientifiques soutenus par l'UE sont parvenus à imprimer en 3D de minuscules capteurs de gaz qui imitent les mécanismes de changement de couleur des paons. Ces capteurs réagissent optiquement aux traces de gaz présents à la maison, au travail et dans notre voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...).


Capteur de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) microscopique imprimé en 3D. Au centre: Photo du substrat de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) montrant le capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une...) coloré imprimé en 3D. À gauche: images de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) agrandies montrant le capteur pixélisé en réponse à différentes vapeurs ; A droite: Image en microscopie électronique à balayage (La microscopie électronique à balayage (MEB ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en...) du capteur pixelisé, montrant les différentes hauteurs de la structure périodique.
© Trinity College Dublin - AMBER

Certains types de capteurs détectent et identifient différents types de polluants dangereux, tels que les gaz toxiques ou explosifs. Certains mesurent également la concentration de gaz. Nous passons le plus clair de notre temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) à la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille,...), au travail ou dans la voiture. La surveillance fiable et louable des niveaux de polluants devrait améliorer notre santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) et notre bien-être (Le bien-être ou bienêtre est un état qui touche à la santé, au plaisir,...) en général.

Des scientifiques du Trinity College de Dublin (TCD), en Irlande, et du Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) Foundation Ireland Research Centre for Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER), hébergé par le TCD, ont découvert comment créer de minuscules capteurs de gaz à couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) changeante. Pour parvenir à cette découverte révolutionnaire, ils ont utilisé de nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) et une forme d'impression 3D à haute résolution.conclusions du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) ont récemment été publiées dans la revue "Journal of Materials Chemistry C".

Quand la chimie intelligente rencontre la conception intelligente

Les capteurs de gaz microscopiques imprimés en 3D peuvent être surveillés en temps réel et utilisés pour détecter les solvants qui produisent des vapeurs dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...). Si elles sont inhalées, les vapeurs de solvants peuvent entraîner les symptômes suivants: toux (La toux est une contraction spasmodique soudaine et souvent répétitive, de la cavité...), étourdissements et maux de tête. Dispositifs connectés et bon marché, ces capteurs représentent une solution prometteuse pour une utilisation dans les foyers. Ils peuvent également être intégrés dans des dispositifs portables pour surveiller notre santé.

Dans un communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un...) du TCD, le Dr Colm Delaney, auteur principal et coordinateur du projet ChemLife rattaché à la faculté de chimie du TCD et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) AMBER, explique que l'équipe a généré cette innovation "en utilisant une technique que l'on appelle "écriture directe par laser” (DLW pour “Direct laser-writing”), qui nous permet de concentrer un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) sur un point (Graphie) extrêmement petit, puis de l'utiliser pour créer de minuscules structures en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) à partir des polymères souples que nous développons en laboratoire" .

La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) s'est focalisée sur la conception, la modélisation et la fabrication de ces structures minuscules dans des matériaux sensibles aux stimuli. L'équipe a créé des concepts et prédit la réponse de différentes structures. Louise Bradley, co-auteure et professeure de photonique au TCD, fait remarquer que l'équipe peut faire en sorte que les structures "réagissent à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...), à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) et à l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance...) afin de créer des systèmes qui peuvent réellement recréer l'éclat, la réponse furtive et la capacité de camouflage que l 'on retrouve dans la nature. Les minuscules réseaux réceptifs, qui sont plus petits qu'une tache de rousseur, peuvent nous apprendre énormément sur la chimie de leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...)".

Les polluants sont pires que nous le craignions

La Dre Larisa Florea, co-auteure rattachée à la faculté de chimie et à AMBER, fournit des statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle...) révélatrices sur les polluants que l'on trouve dans nos maisons, nos bureaux et nos voitures. "Les modèles donnent à penser que la concentration de polluants peut être de 5 à 100 fois supérieure à celle que l'on trouve dans les environnements extérieurs. Cela est particulièrement inquiétant compte tenu du fait que l'Organisation (Une organisation est) mondiale de la santé laisse entendre que 90 % de la population mondiale (La population mondiale désigne le nombre d'êtres humains vivant sur Terre à un...) vit dans des zones qui limitent les limites acceptables en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) de qualité de l'air. Ces polluants peuvent être influencés humainement par l'air ambiant, la présence de substances chimiques, les parfums, la qualité des aliments et l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.), et ils ont un effet profond sur notre santé."

Larisa Florea conclut: "Jusqu'à présent, les capteurs de gaz d'intérieur ne se concentrent presque qu'exclusivement sur la détection des fuites, de la fumée (La fumée, parfois appelée boucane en Amérique du Nord, est un nuage de particules...) et du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...). Même des avancées successives qui permettront d'inclure la détection en temps réel de l'humidité relative, des niveaux d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), du dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...), des composés organiques volatils (COV) et de l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...), pourraient jouer un rôle énorme dans le développement d'un écosystème de surveillance environnementale domestique. Cette logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος),...) a pour objectif de faire en sorte que la surveillance de la santé et du bien-être devienne une composante centrale de l'avenir de la construction et de l'automatisation des maisons."

Pour plus d'information voir projets:
- Projet ChemLife
- Projet NanoImpression 5D
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