Le nez électronique, comme le nez humain, perçoit des mélanges gazeux complexes - c'est-à-dire des odeurs - et peut les reconnaître en fonction de modèles de signaux spécifiques. Crédits :Amadeus Bramsiepe, TROUSSE
Café fraîchement moulu, Popcorn, biodéchets ou fumées – au cours de la vie, nous apprenons à connaître différentes senteurs et grâce à notre nez, nous les distinguons et les identifions même sans voir leur source. Les scientifiques de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont maintenant développé un capteur qui peut apprendre différentes odeurs. Le "nez électronique" doit être adapté à un usage quotidien et sentir les dangers potentiels, comme des câbles fumants ou de la nourriture avariée, plus tôt qu'un être humain.
Le nez humain se compose d'environ dix millions de cellules olfactives avec environ 400 récepteurs olfactifs différents. Ces récepteurs perçoivent les odeurs et génèrent un modèle de signal spécifique. Le cerveau attribue le modèle de signal à une certaine odeur. "Nous utilisons le nez biologique comme modèle, " dit le Dr Martin Sommer, qui coordonne le projet Smelldect à l'Institute of Microstructure Technology du KIT. "Dans notre nez électronique, les nanofibres réagissent aux mélanges gazeux complexes - c'est-à-dire aux odeurs - et génèrent également des modèles de signaux, sur la base desquelles le capteur identifie les parfums. » L'objectif de Smelldect est de développer un capteur olfactif à faible coût adapté à la production de masse et à un usage quotidien.
Le nez électronique ne mesure que quelques centimètres. Il contient l'électronique nécessaire, y compris la technologie pour évaluer les gaz. Le "nez" se compose d'une puce de capteur équipée de nanofils en dioxyde d'étain sur de nombreux capteurs individuels. La puce calcule des modèles de signaux spécifiques à partir des changements de résistance des capteurs individuels. Celles-ci dépendent des molécules présentes dans l'air ambiant, diffèrent pour les différents parfums et, Par conséquent, sont caractéristiques et reconnaissables. Si un modèle spécifique a déjà été enseigné à la puce, le capteur peut identifier l'odeur en quelques secondes.
Le nez électronique est une puce de capteur, sur lesquels les nanofils réagissent avec les parfums, c'est-à-dire des mélanges gazeux complexes. Crédit :Martin Sommer, TROUSSE
Pour démarrer le processus, les chercheurs utilisent une diode électroluminescente intégrée dans le boîtier du capteur et irradient les nanofils avec de la lumière UV. Par conséquent, la résistance électrique initialement très élevée du dioxyde d'étain diminue, de telle sorte que les changements de résistance causés par les molécules responsables de l'odeur et fixées à la surface du dioxyde d'étain puissent être détectés. « Quand le capteur perçoit une odeur, la résistance diminue encore. Si une odeur disparaît, la résistance électrique augmente à nouveau jusqu'au niveau initial et le "nez" est prêt pour d'autres mesures, ", dit Sommer.
La puce du capteur peut apprendre un certain nombre d'odeurs différentes et, Par conséquent, peut être utilisé à diverses fins :Dans le ménage pour le contrôle de l'air ambiant ou comme détecteur de fumée, pendant les courses pour connaître la fraîcheur du poisson ou de la viande, pour contrôler la qualité, par ex. mon chéri, ou comme le nez d'un robot. "La difficulté réside dans le fait qu'un parfum ne reste pas toujours le même. Par exemple, l'odeur d'une rose au soleil diffère de celle d'une rose sous la pluie, " dit le physicien. " Actuellement, nous formons le nez électronique pour des usages spécifiques qui peuvent cependant être choisis universellement."
Les scientifiques de KIT veulent développer un capteur à faible coût pour le marché de masse. "À l'avenir, le nez électronique peut être intégré à tous les appareils électriques afin d'éviter les incendies de câbles. Ou il peut être utilisé dans les smartphones. Lorsque vous faites vos courses, tout le monde peut être accompagné de son propre nez électronique très sensible, ", dit Sommer.
En matière de fabrication industrielle et de vente, KIT est soutenu par les partenaires du projet JVI Elektronik et FireEater. Les deux partenaires ont déjà coopéré avec le KIT dans le cadre du projet européen "SmokeSense" en 2015 et ont développé une alarme incendie intelligente basée sur un nez électronique. Il détecte les gaz de carbonisation et de combustion à basse température et permet une analyse fiable pour identifier le matériau en combustion.
