Ce capteur ultra fin pourrait sauver vos poumons

Le nouveau capteur 2D est flexible et transparent, ce qui fait de la technologie un candidat probable pour les capteurs portables de surveillance de l'environnement et de la santé. (Crédit : Shutterstock/Kaspars Grinvalds)

Le dioxyde d'azote, un polluant atmosphérique émis par les voitures à carburant fossile et les poêles à gaz n'est pas seulement mauvais pour le climat, c'est mauvais pour notre santé. L'exposition à long terme au NO2 a été associée à une augmentation des maladies cardiaques, des maladies respiratoires telles que l'asthme et des infections.

Le dioxyde d'azote est inodore et invisible - vous avez donc besoin d'un capteur spécial capable de détecter avec précision les concentrations dangereuses du gaz toxique. Mais la plupart des capteurs actuellement disponibles consomment beaucoup d'énergie car ils doivent généralement fonctionner à des températures élevées pour obtenir des performances appropriées.

Un capteur ultra fin, développé par une équipe de chercheurs du Berkeley Lab et de l'UC Berkeley, pourrait être la réponse.

Dans leur article publié dans la revue Nano Letters, l'équipe de recherche a fait état d'un capteur "2D" atomiquement mince qui fonctionne à température ambiante et consomme donc moins d'énergie que les capteurs conventionnels.

Les chercheurs affirment que le nouveau capteur 2D - qui est construit à partir d'un alliage monocouche de disulfure de rhénium niobium - possède également une spécificité chimique et un temps de récupération supérieurs.

Gauche : Image de microscopie électronique à résolution atomique des régions bicouche et tricouche de Re0.5Nb0.5S2 révélant son ordre d'empilement. À droite : graphique de transfert de charge dans l'espace réel montrant le transfert de charge de Re0,5Nb0,5S2 à la molécule de NO2. Clé de couleur : Re montré en bleu marine ; Nb en violet ; S en jaune ; N en vert ; H en gris ; O en bleu ; et C en rouge. (Crédit : Alex Zettl/Berkeley Lab)

Contrairement à d'autres appareils 2D fabriqués à partir de matériaux tels que le graphène, le nouveau capteur 2D répond électriquement de manière sélective aux molécules de dioxyde d'azote, avec une réponse minimale aux autres gaz toxiques tels que l'ammoniac et le formaldéhyde. De plus, le nouveau capteur 2D est capable de détecter des concentrations ultra-faibles de dioxyde d'azote d'au moins 50 parties par milliard, a déclaré Amin Azizi, chercheur postdoctoral de l'UC Berkeley et auteur principal de l'étude actuelle.

Une fois qu'un capteur à base de bisulfure de molybdène ou de nanotubes de carbone a détecté du dioxyde d'azote, il peut mettre des heures à retrouver son état d'origine à température ambiante. "Mais notre capteur ne prend que quelques minutes", a déclaré Azizi.

Le nouveau capteur n'est pas seulement ultra fin, il est également flexible et transparent, ce qui en fait un excellent candidat pour les capteurs portables de surveillance de l'environnement et de la santé. "Si les niveaux de dioxyde d'azote dans l'environnement local dépassent 50 parties par milliard, cela peut être très dangereux pour une personne souffrant d'asthme, mais pour le moment, les capteurs personnels de dioxyde d'azote ne sont pas pratiques." dit Azizi. Leur capteur, s'il est intégré aux smartphones ou à d'autres appareils électroniques portables, pourrait combler cette lacune, a-t-il ajouté.

Le chercheur postdoctoral et co-auteur du Berkeley Lab, Mehmet Dogan, s'est appuyé sur le supercalculateur Cori du National Energy Research Scientific Computing Center

(NERSC), une installation utilisateur de supercalcul au Berkeley Lab, pour identifier théoriquement le mécanisme de détection sous-jacent.

Alex Zettl et Marvin Cohen, scientifiques de la faculté de la division des sciences des matériaux du laboratoire de Berkeley et professeurs de physique à l'UC Berkeley, ont co-dirigé l'étude.

Informations Complémentaires:

"2D Electronics Get an Atomic Tuneup", communiqué de presse, 20 août 2020