Les nanotechnologies permettent de développer des nouveaux capteurs de gaz et photoniques
À la différence des matériaux bruts, les propriétés des nanomatériaux dépendent souvent de leur taille et de leur forme, car une importante proportion des atomes se trouvent en surface. Un matériau donné peut être préparé sous différentes nanoformes et tailles, telles que des nanoparticules, des nanofils, des nanotubes ou des nanorubanss. La structure et la composition de ces nanoformes peuvent être très différentes de celles du matériau brut. Le projet NPS4FM (Nanomaterial photonic sensors for food manufacturing), financé par l'UE, a ouvert de nouvelles voies pour explorer plus avant l'utilisation des nanomatériaux comme détecteurs dans divers domaines d'application. Les scientifiques ont préparé avec succès des nanostructures de morphologie différente en dioxyde d'étain, oxyde de zinc (ZnO), oxyde de cadmium (CdO) et sulfure de cadmium (CdS), par ablation au laser dans des milieux liquides. Dans certains cas, l'équipe a réalisé un traitement de surface pour ajouter une couche de passivation contre la corrosion. En irradiant par laser des solutions de précurseurs liquides, les scientifiques ont synthétisé des nanofils ramifiés en CdS de seulement 24 nm de diamètre ainsi que des nanoboîtes quasi-monocristallines en CdS. Ces deux nanostructures sont les plus petits systèmes CdS jamais rapportés. Grâce à leur morphologie unique, leur grande surface et leurs facettes à haute énergie, ces nanostructures sont appropriées pour des photocatalyseurs. Les morphologies et l'orientation uniques des cristallites de CdS et des nanoflocons de CdO ont été réalisées à une échelle suffisante pour créer de nouveaux capteurs de gaz à haute sensibilité et sélectivité pour l'isopropanol et l'éther de diéthyle. Les chercheurs ont également développé des céramiques poreuses en carbure de silicium, qui pourraient être utilisées dans des capteurs de gaz ou des supports de catalyseurs. Employant une méthode de synthèse simple en une seule étape, les scientifiques ont produit différents nanocristaux de ZnO et de ZnO dopé de tailles bien inférieures à 10nm et ce dans une distribution uniforme de calibre. L'équipe a montré que cette nouvelle méthode peut facilement être utilisée à une échelle supérieure, afin de produire divers nanocristaux qui, utilisés avec un nouveau solvant, peuvent être employés comme encres pour des dispositifs de revêtement par centrifugation ou d'impression. Après quelques tâtonnements expérimentaux sur les points de carbone, les scientifiques ont réussi pour la première fois à contrôler leurs propriétés d'émission. En utilisant certaines techniques d'ingénierie de surface, l'équipe a obtenu une luminescence rouge, bleue et verte à partir de ces points de carbone. La facilité de préparation et les caractéristiques optiques uniques de ces nanoparticules permettent de les utiliser dans les diodes électroluminescentes, les écrans pleine couleur et la bioimagerie multiplexée. NPS4FM a synthétisé avec succès plusieurs nanomatériaux ayant des applications industrielles importantes. Toutes les activités expérimentales et les résultats du projet ont été rapportés dans des revues évaluées par des pairs.
Mots‑clés
Capteurs photoniques, électronique imprimée, nanomatériaux, NPS4FM, capteurs de gaz, points de carbone
