L’équipe de recherche dirigée par les docteurs Jongwon Yoon, Jeongdae Kwon et Yonghoon Kim de la division de recherche sur les matériaux énergétiques et environnementaux de l’Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) a réussi à mettre au point le premier capteur de gaz ammoniac (NH₃) au monde basé sur un film de bromure de cuivre (CuBr) qui peut être fabriqué par un simple procédé de mise en solution à basse température. Cette technologie révolutionnaire permet non seulement d’obtenir un capteur flexible, ultra-sensible et très sélectif, mais aussi de réduire considérablement les coûts de fabrication.
Les capteurs de gaz ammoniac détectent l’ammoniac en suspension dans l’air et sont utilisés pour la surveillance de l’environnement à l’intérieur et à l’extérieur, la détection des gaz dangereux dans les installations industrielles et le diagnostic des maladies. Le film de bromure de cuivre (CuBr) utilisé dans le capteur présente un changement significatif de résistance électrique lorsqu’il est exposé à l’ammoniac, ce qui permet de détecter même de faibles concentrations du gaz.
Dans les méthodes conventionnelles, la formation du film de bromure de cuivre (CuBr) requis pour le capteur nécessitait un processus sous vide à haute température, supérieure à 500°C. Cela posait des problèmes d’application sur des substrats flexibles, vulnérables à la chaleur, et entraînait également des coûts de production élevés. Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a mis au point une technique permettant de former une feuille de cuivre bidimensionnelle sur un substrat à une température inférieure à 150 °C sans processus sous vide. Ils ont ensuite synthétisé le film de bromure de cuivre au moyen d’un processus simple basé sur une solution. Ils ont ainsi réussi à mettre en œuvre un capteur de gaz ammoniac sur un substrat en plastique.
Cette étude a permis de mettre au point un capteur très sensible capable de détecter des concentrations d’ammoniac aussi faibles qu’une partie par million (ppm) à l’aide d’un procédé basé sur une solution à basse température. Cette avancée réduit considérablement les coûts de fabrication et offre des applications potentielles dans les capteurs portables et les dispositifs médicaux de diagnostic. En outre, des tests expérimentaux impliquant plus de 1 000 cycles de flexion répétés ont confirmé que le capteur conservait des performances élevées et fonctionnait de manière stable.
Jongwon Yoon, chercheur principal, a déclaré : « Le capteur d’ammoniac mis au point dans le cadre de cette étude a un grand potentiel d’expansion dans les dispositifs souples et portables. Il peut être utilisé dans un large éventail d’applications, de la surveillance de la qualité de l’air à l’intérieur des bâtiments à la gestion de la santé personnelle ». Il a ajouté : « Nous pensons en particulier qu’il pourrait être utilisé comme capteur de diagnostic de maladie en le fixant au corps humain pour analyser l’haleine expirée ».
La recherche a été menée en collaboration avec le professeur Tae-Wook Kim de l’université nationale de Jeonbuk et le professeur Hong Seung Kim de l’université maritime et océanique de Corée. Cette étude a été soutenue par le projet Global TOP du Conseil national de la recherche en science et technologie (NST), le programme de développement de la technologie des nanomatériaux et des matériaux de la Fondation nationale de la recherche de Corée (NRF) et des projets fondamentaux de l’Institut coréen de la science des matériaux (KIMS). Les résultats ont été publiés en ligne le 6 mars dans Sensors and Actuators B : Chemical (Impact Factor : 8.0, JCR Top 0.7%), une revue universitaire de renommée mondiale. L’équipe de recherche poursuit ses études afin d’améliorer la productivité en développant des applications basées sur des films de grande surface.
Légende illustration : Le premier capteur d’ammoniac ultra-sensible et très flexible au monde, basé sur un film de bromure de cuivre (CuBr) synthétisé à basse température, développé par l’équipe de recherche du KIMS. Crédit : KIMS
Article : « Low-temperature solution-processed flexible NH3 gas sensors based on porous CuBr films derived from 2D Cu nanosheets » – 10.1016/j.snb.2025.137567
