La détection de gaz spécifiques dans l’air est possible en utilisant actuellement un certain nombre de technologies, mais généralement la plupart d’entre elles souffrent d’un ou plusieurs inconvénients, notamment des coûts élevés en énergie, des dimensions trop élevées, une vitesse de détection lente, et une sensibilité à l’humidité.
Une équipe basée à l’Université de Kyoto a conçu un nouveau matériau peu coûteux qui surmonte ces lacunes et semble capable de détecter rapidement et avec précision un gaz spécifique dans des circonstances variées. Par ailleurs, en plus d’être réutilisable, le composé dégage des variations de lumière visible en corrélation avec les concentrations des différents gaz, offrant un potentiel de développement et une facilité d’utilisation dans des dispositifs de surveillance.
Les résultats, publiés dans le dernier numéro de "Nature Materials", décrivent l’utilisation d’un matériau cristallin flexible (polymère de coordination poreux, ou PCP) qui se transforme en fonction des changements environnementaux. Lorsqu’il est combiné avec une molécule fluorescente (distyrylbenzene ou DSB), le composite devient sensible spécifiquement pour du gaz carbonique, et brillant avec une intensité variable selon l’évolution de la concentration des gaz.
"Le véritable test pour nous était de voir si le composite pourrait différencier le dioxyde de carbone, de l’acétylène, qui ont les mêmes propriétés physico-chimiques", explique le Professeur Takashi Uemura. "Nos résultats montrent clairement que cette combinaison de PCP-DSB réagit très différemment à ces 2 gaz, ce qui rend possible la détection précise de CO2 dans une grande variété d’applications."
Dans son état naturel, le DSB est une longue molécule plane qui émet une lumière bleue. Lorsqu’elle est absorbée par la structure du PCP, la molécule du DSB remue, impactant la structure toute entière du PCP. Dans cette condition, la lueur du DSB diminue considérablement.
"A cette occasion, nous avons observé lors de la présence du CO2, que les molécules DSB revenaient à leur forme plane, sous un aspect fluorescent vif, alors que celles du PCP revenaient à leur état habituel", ajoute le professeur. "Et surtout, ces étapes peuvent être inversées sans causer de changement significatif au composite, rendant possible le développement d’une grande variété de détecteurs de gaz précis, peu coûteux, et réutilisables."
