Des scientifiques de l'Université du Sussex ont collaboré avec une entreprise d'Oxford, M-SOLV, et une équipe de scientifiques de toute l'Europe pour développer un dioxyde d'azote très sensible et précis (NO 2 ) capteur avec potentiel de sauvetage dans le domestique, milieux publics et industriels. Un polluant atmosphérique majeur qui provient des moteurs à combustion et des procédés industriels, exposition à long terme au NO 2 peut causer des problèmes respiratoires, qui peut être particulièrement grave et même mortelle pour les bébés et les asthmatiques.

Le capteur de gaz pourrait, pour la première fois, fournir des lectures précises du NO 2 niveaux dans l'environnement local dans un appareil Internet des objets abordable et portable, qui pourrait se synchroniser avec les smartphones et les applications.

La réglementation de l'Union européenne autorise un seuil de 20 parties par milliard (ppb) de NO 2 dans l'air à dépasser pas plus de 18 fois par an. Cependant, à Londres seulement, la moyenne mensuelle est régulièrement au-dessus. La surveillance de la qualité de l'air pour empêcher une telle exposition à des niveaux ppb n'est actuellement possible qu'avec des matériel coûteux et n'est donc pas largement mis en œuvre.

Le défi auquel les scientifiques ont été confrontés, donc, était de créer un appareil suffisamment sensible et précis pour détecter moins de 20 parties par milliard de NO 2 dans l'air, mais qui fonctionnerait également dans des situations du monde réel et qui serait suffisamment pratique et abordable pour avoir le potentiel d'une utilisation généralisée.

Leur percée est venue quand ils ont développé un NO 2 couche de détection à base d'un aérogel de carbone déposé par laser (LDCA), dont ils ont trouvé une sélectivité exceptionnelle vis-à-vis du NO 2 sur d'autres polluants atmosphériques courants, le rendant unique parmi les nanomatériaux de carbone.

En utilisant un bon marché, processus laser évolutif en une étape, la mince, un film poreux et bien adhérent de LDCA est ensuite déposé sur des électrodes qui peuvent être logées dans une gamme de structures de dispositifs pour une surveillance continue de l'air. Le capteur est si sensible qu'il peut détecter près de 10 parties par milliard de NO 2 en moins de 15 minutes et, de manière cruciale, peut fonctionner à température ambiante, même dans des conditions humides, un environnement problématique pour de nombreux autres capteurs.

Professeur Alan Dalton, qui dirige le groupe de physique des matériaux à l'Université du Sussex a déclaré :"Comme de la condensation sur une vitre, des nanomatériaux comme le carbone que nous avons utilisé dans ce développement, ont presque toujours de l'eau de surface. Normalement, c'est vraiment une mauvaise chose car cela interfère avec la technologie, mais dans ce cas, nous avons pu utiliser cette couche d'eau à notre avantage pour dissoudre sélectivement le NO 2 au lieu d'autres substances volatiles normalement présentes dans les conditions ambiantes. En tant que physicien, c'est vraiment excitant, car c'est ce qui donne à notre capteur un taux de sensibilité aussi élevé au NO 2 dans des conditions réelles, en veillant à éviter les faux positifs. En tant que père, l'une des choses qui m'a motivé à poursuivre ce développement a été d'entendre parler de l'influence de niveaux dangereux de NO 2 dans l'air—quelque chose que nous voyons régulièrement dans nos grandes villes—sur la morbidité infantile. Ce n'est pas une nouvelle que les environnements urbains connaissent des niveaux élevés de pollution, mais sans surveillance généralisée et précise de la qualité de l'air, la plupart d'entre nous ne savent pas à quel point l'air de notre région peut être nocif pour nous-mêmes et nos enfants."

Les applications potentielles du capteur pourraient inclure :comme dispositif de sécurité pour surveiller la qualité de l'air dans la chambre d'un bébé; pour aider à informer les meilleurs itinéraires pédestres ou cyclables et les moments de la journée pour éviter des niveaux de pollution élevés ; et même par des agents immobiliers pour fournir aux acheteurs potentiels de maisons des informations sur les niveaux de dioxyde d'azote dans une maison et une région. Les scientifiques espèrent que la technologie sera utilisée par les conseils pour suivre les niveaux de pollution dans les environnements urbains et industriels.

Peter Lynch, chercheur postdoctoral à l'Université du Sussex qui a joué un rôle clé dans le développement des capteurs, dit, "En tant qu'équipe de scientifiques de toute l'Europe, l'un de nos objectifs communs était de développer un capteur qui non seulement fonctionnerait de manière fantastique en dehors du laboratoire, mais ce serait aussi assez abordable pour être disponible pour votre ménage moyen, s'assurer qu'un plus grand nombre d'entre nous ont accès à l'information sur la qualité de l'air dans notre région et sur une base d'heure par heure. En plus d'aider les individus à faire des choix éclairés, notre espoir est que ces données puissent également alimenter une base de données nationale, voire mondiale, de surveillance de la pollution, afin d'exercer une action positive sur la qualité de l'air."

Adam Brunton, directeur du développement commercial chez M-SOLV, qui fabriquent le NO 2 dispositif de détection, mentionné, "Une bonne chose à propos de ce capteur est qu'il est fabriqué à l'aide d'équipements et de matériaux familiers que nous avons déjà dans notre salle blanche de fabrication de produits électroniques de grande surface ici à Oxford. Cela signifie qu'il est compatible avec les techniques de fabrication de smartphones standard et peut être facilement intégré avec électronique de traitement, communications sans fil, les réseaux mobiles, etc. Obtenir un accès à distance aux données d'un appareil individuel ou d'un vaste réseau de ces capteurs est donc un processus assez simple. "