Une équipe de recherche conjointe en Corée a réussi à identifier le principe de réaction du matériau de détection de gaz à haute sélectivité et à développer le premier capteur de gaz à haute sélectivité multi-réponse au monde capable de prendre simultanément des mesures optiques et électriques. Les équipes sont dirigées par le Dr Jin Woo Choi du Département de l'énergie et des matériaux électroniques de l'Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS), le Dr Han Seul Kim de l'Institut coréen de l'information scientifique et technologique (KISTI) et le professeur Hyung Woo Lee de l'Université nationale de Pusan.

Les matériaux de détection de gaz semi-conducteurs existants détectent le gaz lorsque des molécules de gaz sont adsorbées sur la surface de la couche de détection, ce qui entraîne un changement de résistance électrique. Les matériaux existants sont sous-utilisés, car la sélectivité du gaz est faible car la résistance change quel que soit le type de gaz, et dans la plupart des cas, le changement de propriété électrique est le seul indicateur. L'équipe de recherche a développé un nouveau matériau dont la structure cristalline change lorsqu'il est exposé à un gaz spécifique et, sur cette base, a produit un capteur de gaz à haute sélectivité qui change de couleur et de résistance en même temps.

L'équipe de recherche a synthétisé du Cs₃ non toxique Cu₂ Je₅ , un matériau à couche mince d'halogénure métallique respectueux de l'environnement à base de cuivre. Ils ont confirmé que le matériau peut changer de manière réversible grâce à des simulations basées sur des superordinateurs et ont prouvé que les molécules d'eau sont des stimulants efficaces pour le changement cristallin. L'équipe a fabriqué un dispositif de capteur basé sur cette théorie et a identifié que le dispositif peut détecter avec succès les molécules d'eau. En utilisant simultanément les propriétés électriques et les changements de couleur, ils ont réussi à distinguer divers alcools de polarités différentes.

En 2021, la valeur marchande mondiale des capteurs de gaz était de 1 milliard de dollars et devrait croître de 7,5 % par an. La technologie des capteurs de gaz à semi-conducteur convient aux produits légers ainsi qu'à la miniaturisation et à la production de masse, qui peuvent être utilisées dans divers domaines tels que les téléphones mobiles, l'Internet des objets (IoT), l'agriculture et l'industrie de l'élevage. Cette technologie a une valeur de recherche importante car elle a présenté un nouveau concept de capteur et un boîtier de démonstration utilisant un matériau ayant une structure cristalline variable pour la première fois au monde.

Les chercheurs principaux, le Dr Jin Woo Choi, chercheur principal au KIMS et le Dr Han Seul Kim, chercheur principal au KISTI, déclarent que "cette recherche suggère une nouvelle direction pour le développement de dispositifs de détection à semi-conducteurs et de nouveaux matériaux. En raison de sa réponse caractéristiques, le nouveau matériau de détection devrait être appliqué à diverses industries telles que l'agriculture, l'élevage, le médical et le mobile."

La recherche a été publiée dans Advanced Functional Materials .

Actuellement, l'équipe de recherche travaille à maximiser la sélectivité en utilisant la réactivité photoélectrique en combinaison et à synthétiser de nouveaux matériaux cristallins pour répondre à divers gaz. + Explorer plus loin

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