Un capteur de gaz toxique d’une sensibilité 60 fois supérieure

L’Institut coréen de recherche sur les normes et les sciences (KRISS) a mis au point un capteur de gaz toxique d’une sensibilité inégalée à l’échelle mondiale. Cette innovation pourrait repousser les limites de la détection des gaz toxiques dans divers domaines, de la fabrication de semi-conducteurs à la recherche sur les catalyseurs d’électrolyse.

Le KRISS a développé un capteur capable de surveiller avec précision le dioxyde d’azote (NO2), un gaz toxique présent dans l’atmosphère, à température ambiante, avec une faible consommation d’énergie et une ultra-haute sensibilité. Ce capteur est en mesure d’être employé dans divers domaines, tels que la détection de gaz résiduels lors du processus de fabrication de semi-conducteurs et la recherche sur les catalyseurs d’électrolyse.

Le NO2, produit par la combustion à haute température des combustibles fossiles et principalement émis par les échappements automobiles ou les fumées d’usine, contribue à l’augmentation de la mortalité due à la pollution de l’air. En Corée du Sud, la concentration annuelle moyenne de NO2 dans l’air est réglementée par décret présidentiel à 30 ppb* ou moins. Des capteurs hautement sensibles sont donc nécessaires pour détecter avec précision les gaz à des concentrations extrêmement faibles.

* ppb : parties par milliard

Une technologie innovante pour une détection plus précise

Le capteur nouvellement développé, un capteur de gaz toxique de type semi-conducteur de nouvelle génération basé sur des matériaux avancés, présente des performances et une facilité d’utilisation nettement améliorées par rapport aux capteurs conventionnels.

Grâce à sa sensibilité exceptionnelle aux réactions chimiques, le nouveau capteur peut détecter le NO2 beaucoup plus sensiblement que les capteurs de type semi-conducteur précédemment rapportés, une sensibilité qui est 60 fois supérieure.

Par ailleurs, le nouveau capteur consomme un minimum d’énergie en fonctionnant à température ambiante, et son processus de fabrication de semi-conducteurs optimal permet une synthèse à grande échelle à basse température, réduisant ainsi les coûts de fabrication.

Une technologie adaptable à diverses applications

Une autre caractéristique de cette technologie est sa capacité à ajuster la teneur en carbone de la matière première lors de l’étape de synthèse du matériau, modifiant ainsi les propriétés électrochimiques. Cela peut être utilisé pour développer des capteurs capables de détecter des gaz autres que le NO2, tels que les gaz résiduels produits lors des processus de fabrication de semi-conducteurs.

L’excellente réactivité chimique du matériau peut également être exploitée pour améliorer les performances des catalyseurs d’électrolyse pour la production d’hydrogène.

En synthèse

Cette réalisation permet une surveillance précise du NO2 dans l’atmosphère avec une faible consommation d’énergie. Le capteur non seulement économise du temps et des coûts, mais offre également une excellente résolution. Il devrait contribuer à la recherche sur l’amélioration des conditions atmosphériques en détectant les concentrations annuelles moyennes de NO2 et en surveillant les changements en temps réel.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le NO2 ?

Le dioxyde d’azote (NO2) est un gaz toxique produit par la combustion à haute température des combustibles fossiles et principalement émis par les échappements automobiles ou les fumées d’usine.

Pourquoi est-il important de détecter le NO2 ?

Le NO2 contribue à l’augmentation de la mortalité due à la pollution de l’air. Des capteurs hautement sensibles sont donc nécessaires pour détecter avec précision les gaz à des concentrations extrêmement faibles.

Qu’est-ce qui rend ce nouveau capteur unique ?

Le nouveau capteur a une sensibilité 60 fois supérieure aux capteurs de type semi-conducteur précédemment rapportés. De plus, il consomme un minimum d’énergie en fonctionnant à température ambiante.

Quelles sont les applications potentielles de ce capteur ?

Ce capteur peut être utilisé dans divers domaines, tels que la détection de gaz résiduels lors du processus de fabrication de semi-conducteurs et la recherche sur les catalyseurs d’électrolyse.

Quels sont les avantages de ce capteur par rapport aux capteurs conventionnels ?

Le capteur nouvellement développé présente des performances et une facilité d’utilisation nettement améliorées par rapport aux capteurs conventionnels. Il économise du temps et des coûts et offre une excellente résolution.

Références

Légende illustration principale : Matériaux pour le capteur de gaz ultrasensible développé par KRISS (à gauche) substrat cible synthétique (Si/SiO2), (au centre) matériau avancé à nanobranches 3D MoS2, (à droite) capteur de gaz ultrasensible. Crédit : Institut coréen de recherche sur les normes et les sciences (KRISS)

Article : « MOCVD of Hierarchical C-MoS₂ Nanobranches for ppt-Level NO₂ Detection » – DOI: 10.1002/sstr.202200392