Les aspirateurs sont une partie vitale des processus, tels que la lyophilisation, utilisés pour fabriquer et conserver d'innombrables articles de tous les jours et doivent être mesurés avec précision. Une spin-off de l'EPFL, Hexisense, met sur le marché une puce à base de nitrure de gallium capable de mesurer la quantité de certaines molécules de gaz à moindre coût et avec une précision inégalée.

Qu'est-ce qu'un miroir, une tasse de yaourt, une batterie de voiture électrique et une ampoule LED ont-elles en commun ? Leurs processus de production nécessitent tous un vide, c'est-à-dire un environnement dans lequel les molécules de gaz sont éliminées. D'habitude, quand la dernière goutte a été versée d'une bouteille, la bouteille est considérée comme vide. Physiquement, cependant, il reste plein de gaz. Lorsqu'un vide est requis, les pompes aspirantes laissent une quantité variable de gaz selon le procédé utilisé. Un vide est donc évalué sur la base de la pression exercée par le nombre de molécules qui restent dans le récipient. Cette mesure est cruciale pour les industriels et une spin-off de l'EPFL s'apprête à mettre sur le marché une petite puce qui pourrait leur faciliter la vie.

Un outil idéal pour la lyophilisation

Prenons l'exemple de la lyophilisation. Il s'agit d'une technique de conservation des aliments qui conserve sa couleur et sa texture ainsi que la plupart de ses qualités nutritionnelles et de sa saveur. Il est souvent utilisé lors de la recherche et de la production d'aliments et de médicaments, et est très énergivore et chronophage. Les articles sont séchés sous vide, et la principale pierre d'achoppement est qu'il n'existe aucun moyen peu coûteux de déterminer le moment exact auquel le processus peut être arrêté. Cela signifie que la machine effectue plus de travail que nécessaire. Le capteur développé par le Laboratoire des semi-conducteurs avancés pour la photonique et l'électronique de l'EPFL pourrait pallier cet inconvénient en indiquant en temps réel la quantité de vapeur d'eau restante.

Les systèmes de vide contiennent divers gaz résiduels :azote, oxygène, argon, hydrogène, vapeur d'eau etc. Pour les mesurer, les fabricants ont actuellement deux options. Le moins cher implique diverses méthodes pour mesurer la pression totale de tous ces gaz sur la base de paramètres tels que la déformation, déplacement et chaleur. L'autre, spectrométrie de masse, distingue les gaz, mais ne peut pas être utilisé dans tous les systèmes car l'équipement est coûteux. Le petit 0,4 cm ² La puce développée et bientôt commercialisée par la spin-off de l'EPFL vise à offrir un moyen abordable de mesurer des gaz individuels dans tous les systèmes de vide.

Utiliser la lumière pour décoller les molécules de gaz

Le mini-capteur exploite deux caractéristiques physiques de son composant principal, nitrure de gallium :sa réactivité à la lumière et son statut de semi-conducteur. Dans une enceinte à vide, quand les molécules de gaz deviennent moins nombreuses, ils se dirigent vers les murs et s'y collent. Nitrure de gallium, lorsqu'il est exposé à une source lumineuse, repousse certaines molécules de gaz, comme l'oxygène. Une LED est donc placée sur la puce, qui décolle les molécules des parois. Une fois la lumière éteinte, Les propriétés semi-conductrices du nitrure de gallium permettent à la puce de mesurer la vitesse à laquelle les molécules de gaz retournent aux parois. Des algorithmes spécifiques analysent ensuite le nombre de molécules à la surface ainsi que la pression partielle de chaque gaz. Ces minuscules puces offrent une excellente efficacité :par exemple, ils peuvent détecter l'oxygène dans l'azote à une concentration inférieure à 0,5 %.

Une puce tout usage résistante à la chaleur et aux chocs

Ces puces tout usage sont résistantes à la chaleur jusqu'à 250°C et ne contiennent aucun système microélectromécanique, ce qui signifie qu'ils peuvent résister aux vibrations et aux chocs mécaniques. En outre, contrairement aux vacuomètres basse pression à ionisation, ces capteurs ne produisent pas de particules ionisées ou de champs magnétiques qui pourraient affecter certains équipements techniques. Ces avantages font que les puces de nouvelle génération sont très polyvalentes, facilitent la vie de leurs utilisateurs car il leur suffit de placer les puces dans leurs systèmes de pression afin d'obtenir les données dont ils ont besoin.

Production en cours

Les deux inventeurs, Ian Rousseau et Pirouz Sohi, soutenu par divers programmes de startups tels que Bridge—l'accélérateur commun mis en place par le Fonds national suisse et Innosuisse—EPFL Innogrant, Activer et Venture Kick, commencent maintenant à produire ces puces. Hexisense, la société dérivée résultante, vise à développer et produire commercialement les capteurs, de la conception à la caractérisation, fabrication et conditionnement.