La crise mondiale de l’eau ne concerne pas seulement la diminution de l’approvisionnement en eau potable. La contamination de l’eau potable expose des centaines de millions de personnes dans le monde à des toxines, telles que les bactéries, les métaux lourds, les pesticides et les coronavirus. Cette contamination met en péril la santé publique et peut causer de graves maladies.
Une équipe de chercheurs du Laboratoire national d’Argonne du Département de l’énergie des États-Unis, en collaboration avec l’École de génie moléculaire Pritzker de l’Université de Chicago et l’Université du Wisconsin – Milwaukee, a élaboré une voie pour la fabrication en masse de capteurs capables de détecter simultanément le plomb, le mercure et l’E. coli. dans l’eau du robinet en circulation.
L’innovation de l’équipe promet d’aider à protéger la santé publique en fournissant une alerte précoce en cas de contamination.
Le défi de la fabrication en masse
Un des principaux défis de la fabrication en masse de ces capteurs a été l’évaluation de leur qualité. De minuscules zones de porosité indésirables peuvent se former dans la couche isolante ultra-mince. Cette porosité permet aux électrons de la couche inférieure de graphène de s’échapper dans la couche isolante supérieure. Cette fuite compromet son efficacité en tant qu’isolant et entraîne des réponses de capteur peu fiables.
L’équipe a récemment publié dans Nature Communications une méthode de criblage pour identifier les dispositifs défectueux avant la production de masse. La méthode consiste à mesurer la réponse électrique de la couche isolante pendant que le capteur est immergé dans l’eau. L’essentiel est que le criblage n’endommage pas le capteur.
Une technologie prometteuse
En utilisant cette technique, l’équipe a identifié des défauts structurels dans les couches isolantes. Ils ont ensuite pu établir des critères pour détecter facilement les dispositifs défectueux.
Pour démontrer l’efficacité de leur approche, l’équipe a évalué un réseau de trois capteurs capables de détecter simultanément le plomb, le mercure et l’E.coli dans l’eau du robinet en circulation.
En utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique pour analyser les résultats, ils ont pu quantifier les niveaux de toxines jusqu’aux parties par milliard, même en présence d’éléments interférents.
En synthèse
La méthode de criblage de l’équipe offre un outil polyvalent pour surveiller la qualité de l’eau et optimiser sa réutilisation en toute sécurité. Alors que les scientifiques s’attaquent à ce problème critique, leurs efforts servent de phare d’espoir pour un avenir plus sain et plus durable.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la crise mondiale de l’eau ?
La crise mondiale de l’eau ne concerne pas seulement la diminution de l’approvisionnement en eau potable. Elle englobe également la contamination de l’eau potable qui expose des centaines de millions de personnes dans le monde à des toxines, telles que les bactéries, les métaux lourds, les pesticides et les coronavirus.
Quelle est la solution proposée par l’équipe de chercheurs ?
L’équipe de chercheurs a élaboré une voie pour la fabrication en masse de capteurs capables de détecter simultanément le plomb, le mercure et l’E. coli. dans l’eau du robinet en circulation. Ces capteurs promettent d’aider à protéger la santé publique en fournissant une alerte précoce en cas de contamination.
Quel est le défi de la fabrication en masse de ces capteurs ?
Un des principaux défis de la fabrication en masse de ces capteurs a été l’évaluation de leur qualité. De minuscules zones de porosité indésirables peuvent se former dans la couche isolante ultra-mince, compromettant son efficacité en tant qu’isolant et entraînant des réponses de capteur peu fiables.
Comment l’équipe a-t-elle surmonté ce défi ?
L’équipe a développé une méthode de criblage pour identifier les dispositifs défectueux avant la production de masse. La méthode consiste à mesurer la réponse électrique de la couche isolante pendant que le capteur est immergé dans l’eau.
Quelle est l’efficacité de cette technologie ?
En utilisant cette technique, l’équipe a pu identifier des défauts structurels dans les couches isolantes et établir des critères pour détecter facilement les dispositifs défectueux. Ils ont démontré l’efficacité de leur approche en évaluant un réseau de trois capteurs capables de détecter simultanément le plomb, le mercure et l’E. coli dans l’eau du robinet en circulation.
Légende illustration principale : Représentation artistique d’un capteur d’eau avec une nanocouche à base de graphène et deux électrodes attachées en haut. Des tensions de courant alternatif à des fréquences variables (lignes ondulées) sont utilisées pour sélectionner rapidement et de manière non destructive des capteurs de haute qualité. (Image du laboratoire national d’Argonne.)
Source : Nature Communications, Laboratoire national d’Argonne du Département de l’énergie des États-Unis, École de génie moléculaire Pritzker de l’Université de Chicago, Université du Wisconsin – Milwaukee
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