Des chercheurs australiens ont mis au point une version miniaturisée de taille moléculaire et plus efficace d’un capteur électronique largement utilisé dans l’industrie, ouvrant la voie à de nombreuses applications potentielles.
Les piezorésistances sont couramment utilisées pour détecter les vibrations dans les appareils électroniques et automobiles, comme dans les smartphones pour compter les pas, ou pour le déploiement des airbags dans les voitures.
Elles sont également utilisées dans les dispositifs médicaux tels que les capteurs de pression implantables, ainsi que dans l’aviation et l’aérospatial.
Une version moléculaire et plus efficace
Dans une initiative nationale, des chercheurs dirigés par le Dr Nadim Darwish de l’Université Curtin, le Professeur Jeffrey Reimers de l’Université de Technologie de Sydney, le Professeur associé Daniel Kosov de l’Université James Cook et le Dr Thomas Fallon de l’Université de Newcastle, ont développé une piezorésistance d’environ 500 000 fois plus petite que la largeur d’un cheveu humain.
Le Dr Darwish a déclaré qu’ils avaient développé un type de composant électronique clé miniaturisé et plus sensible, qui transforme la force ou la pression en un signal électrique et est utilisé dans de nombreuses applications quotidiennes.
«En raison de sa taille et de sa nature chimique, ce nouveau type de piezorésistance ouvrira tout un nouveau domaine d’opportunités pour les capteurs chimiques et biologiques, les interfaces homme-machine et les dispositifs de surveillance de la santé», a déclaré le Dr Darwish.
«Comme ils sont basés sur des molécules, nos nouveaux capteurs peuvent être utilisés pour détecter d’autres substances chimiques ou biomolécules comme les protéines et les enzymes, ce qui pourrait être révolutionnaire pour détecter les maladies», a t-il ajouté.
Le rôle de la molécule de bullvalène
Le Dr Fallon a expliqué que la nouvelle piezorésistance était fabriquée à partir d’une seule molécule de bullvalène qui, lorsqu’elle est soumise à une contrainte mécanique, réagit pour former une nouvelle molécule de forme différente, modifiant le flux électrique en changeant la résistance.
« Les différentes formes chimiques sont connues sous le nom d’isomères, et c’est la première fois que les réactions entre eux sont utilisées pour développer des piezorésistances », a indiqué le Dr Fallon. « Nous avons pu modéliser la série complexe de réactions qui se produisent, comprenant comment des molécules uniques peuvent réagir et se transformer en temps réel. »
Détecter les formes moléculaires grâce à leur conductance électrique
Le Professeur Reimers a souligné que l’importance de cette découverte réside dans la capacité à détecter électriquement le changement de forme d’une molécule réagissant, en aller-retour, à environ une fois toutes les 1 millisecondes. « Détecter les formes moléculaires à partir de leur conductance électrique est un tout nouveau concept de détection chimique« , a t-il ainsi indiqué.
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Le Professeur associé Kosov a ajouté que comprendre la relation entre la forme moléculaire et la conductivité permettra de déterminer les propriétés de base des jonctions entre les molécules et les conducteurs métalliques attachés. « Cette nouvelle capacité est essentielle pour le développement futur de tous les dispositifs électroniques moléculaires », a t-il conclu.
En synthèse
Les chercheurs australiens ont réussi à développer une version moléculaire et plus efficace d’un capteur électronique largement utilisé, les piezorésistances. Cette innovation pourrait ouvrir la voie à de nombreuses applications dans divers domaines tels que les capteurs chimiques et biologiques, les interfaces homme-machine et les dispositifs de surveillance de la santé.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce qu’une piezorésistance ?
Une piezorésistance est un capteur électronique qui transforme la force ou la pression en un signal électrique. Elles sont couramment utilisées pour détecter les vibrations dans les appareils électroniques et automobiles, ainsi que dans les dispositifs médicaux et l’aviation.
2. Quelle est la nouveauté apportée par les chercheurs australiens ?
Les chercheurs ont développé une version miniaturisée et plus sensible de la piezorésistance, basée sur une seule molécule de bullvalène. Cette innovation ouvre de nouvelles opportunités pour les capteurs chimiques et biologiques, les interfaces homme-machine et les dispositifs de surveillance de la santé.
3. Comment fonctionne cette nouvelle piezorésistance moléculaire ?
La piezorésistance est fabriquée à partir d’une molécule de bullvalène qui, lorsqu’elle est soumise à une contrainte mécanique, réagit pour former une nouvelle molécule de forme différente, modifiant le flux électrique en changeant la résistance.
4. Quel est l’impact de cette découverte sur la détection chimique ?
La capacité à détecter électriquement le changement de forme d’une molécule réagissant représente un tout nouveau concept de détection chimique. Cela pourrait être révolutionnaire pour détecter les maladies en identifiant d’autres substances chimiques ou biomolécules comme les protéines et les enzymes.
5. Où ont été publiés les résultats de cette recherche ?
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Communication, sous le titre «Controlling Piezoresistance in Single Molecules through the Isomerisation of Bullvalenes».
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Communication, sous le titre « Controlling Piezoresistance in Single Molecules through the Isomerisation of Bullvalenes ». DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-41674-z
