Un dispositif de détection intégré pourrait constituer la base d'un réseau de capteurs répartis de la qualité de l'air.

La conception d'un capteur électronique qui sonne l'alarme si les gaz toxiques industriels et d'échappement des véhicules dépassent les niveaux de sécurité pourrait conduire à un air plus pur dans de nombreuses villes. Les chercheurs de la KAUST ont développé un petit appareil peu coûteux qui détecte le dioxyde d'azote (NO 2 ); il pourrait être déployé dans des hotspots potentiels autour des villes, alerter les autorités si les niveaux de gaz nocifs commencent à augmenter.

La plupart des NON existants 2 les détecteurs sont grands, des machines complexes adaptées à une utilisation en laboratoire, tandis que le nouvel appareil compact est conçu pour faire partie d'un réseau distribué de capteurs de qualité de l'air. "Notre capteur présente une sensibilité et une sélectivité très élevées pour le NO 2 , fonctionne à température ambiante et a une très faible consommation électrique, " dit Mani Vijjapu, un doctorat étudiant dans le laboratoire de Khaled Salama, qui a dirigé la recherche.

Cependant, le plus grand avantage par rapport aux conceptions précédentes est que le détecteur de gaz rassemble tous les composants nécessaires de détection et de traitement du signal dans un simple, système entièrement intégré, dit Vijjapu. Malgré sa simplicité, le signal de sortie de l'appareil varie en fonction de NO 2 concentration.

La haute performance du détecteur de gaz, faible consommation d'énergie et conception entièrement intégrée découlent tous du NO 2 -transistor à couche mince de détection au cœur de l'appareil. Les capteurs précédents utilisaient des oxydes métalliques sensibles au NO 2 uniquement lorsqu'il est chauffé ou irradié en continu par la lumière. Cette fois, l'équipe a utilisé un semi-conducteur appelé oxyde d'indium gallium zinc (IGZO). "En tant que capteur de gaz, le transistor à couche mince à base d'IGZO présente des avantages multiples, " dit Sandeep Surya, chercheur postdoctoral dans l'équipe de Salama.

Le transistor à couche mince IGZO agit à la fois comme un composant électronique de l'appareil et également comme le NO 2 -couche de détection. Le NO fortement accepteur d'électrons 2 molécule est attirée par les électrons à la surface du transistor. Le plus NON 2 molécules qui adhèrent à l'IGZO, plus les électrons sont épuisés à sa surface, modifier sa sortie électronique et déclencher un NO 2 alerte de détection.

Après un événement de détection, le capteur est réinitialisé en ravivant la couche IGZO avec la lumière d'une LED bleue intégrée. Semblable à une cellule solaire, la lumière génère des électrons chargés négativement et des trous chargés positivement dans l'IGZO, qui neutralise le NO adsorbé 2 et le libère de la surface. "Il s'agit de la première étude à réaliser la détection et la réactivation d'un capteur semi-conducteur à transistor à couche mince à base d'oxyde métallique à température ambiante, " dit Surya.

"La prochaine étape est de traduire notre recherche en un prototype et peut-être même un produit en travaillant avec l'industrie, ", dit Salama. "Nous sommes également intéressés à explorer d'autres matériaux pour détecter d'autres gaz dangereux dans l'environnement."