Dans une solution colorée à un problème dangereux, Des scientifiques australiens adaptent un composant de cellules solaires de pointe pour concevoir un système de détection à base de lumière pour les toxines mortelles.

Alors que l'utilisation d'agents de guerre chimique comme la moutarde au soufre, mieux connue sous le nom de gaz moutarde, est interdite au niveau international, nous dépendons d'autres produits chimiques strictement contrôlés pour l'agriculture, l'industrie et tout au long de notre vie quotidienne, y compris les fumigants comme l'iodure de méthyle, qui est utilisé pour lutter contre les insectes et les champignons. Des quantités erronées ou une mauvaise utilisation de ces fumigants peuvent être nocives pour l'homme et dégrader la couche d'ozone.

Parce qu'il est invisible et ne sent pas, il est difficile de dire s'il y a des quantités dangereuses d'iodure de méthyle présentes, et jusqu'à présent, la meilleure façon de le tester était dans un laboratoire utilisant des outils coûteux, équipement compliqué, ce qui n'est pas pratique dans de nombreux contextes du monde réel. Certains moins chers, des méthodes de détection légères ont été essayées, mais ils n'avaient pas assez de sensibilité et mettaient trop de temps à donner des résultats.

Maintenant, des recherches menées par le Centre d'excellence de l'ARC en science Exciton ont trouvé un moyen de détecter l'iodure de méthyle par des changements de couleur, avec — pour la première fois — la précision, flexibilité et rapidité nécessaires à une utilisation pratique. Surtout, ce nouveau mécanisme de détection est suffisamment polyvalent pour être utilisé dans la détection d'une large gamme de fumigants et d'agents de guerre chimique.

En collaboration avec l'agence scientifique nationale australienne CSIRO et le ministère de la Défense, les chercheurs ont emprunté une nouvelle technologie utilisée pour améliorer l'énergie solaire – des nanocristaux synthétiques basés sur une structure de pérovskite – et l'ont transformée en une méthode de détection.

Leur approche repose sur le fait que ces nanocristaux hautement fluorescents réagissent avec le fumigant provoquant un changement de couleur de la lumière qu'ils émettent. La présence d'iodure de méthyle fait passer l'émission des nanocristaux du vert au jaune, puis à l'orange, rouge, et enfin rouge profond, selon la quantité de fumigant présent.

"Les nanocristaux de pérovskite se sont avérés être un émetteur de lumière très efficace, ", a déclaré l'auteur principal, le Dr Wenping Yin de l'Université Monash.

"Ici, nous avons montré que l'iodure de méthyle peut réagir avec de telles pérovskites, et le faire très rapidement suite à une simple étape d'activation chimique. De manière critique, cette étape d'activation réduit le temps de réponse du capteur de quelques heures à quelques secondes seulement."

Dans ce processus, les ions formant les nanocristaux changent rapidement lorsqu'ils sont exposés à l'iodure de méthyle déclenché par une réaction chimique.

La réaction consiste à échanger du bromure avec de l'iodure dans le nanocristal lui-même, ce qui entraîne le changement de couleur.

Finalement, les chercheurs ont pu démontrer que le changement de couleur dépend des concentrations de nanocristaux de pérovskite et d'iodure de méthyle.

"Bien que le mécanisme chimique soit très compliqué, le résultat est juste un changement de couleur de la lumière produite par les nanocristaux, ce qui est très facile à détecter, " a déclaré Wenping.

Le nouveau mécanisme a la plus large gamme, la sensibilité la plus élevée et la réponse la plus rapide jamais atteintes pour une technique qui ne repose pas sur des instruments de laboratoire coûteux, produisant ses résultats en environ cinq secondes à température ambiante.

Les chercheurs espèrent maintenant que leurs découvertes fourniront une plate-forme pour la construction d'un appareil de test pouvant être utilisé dans des applications réelles.

L'auteur principal, le professeur Jacek Jasieniak, a déclaré :« Nous avons compris le mécanisme fondamental de ce qui est nécessaire pour subir cette détection colorimétrique. Il s'agit maintenant de construire un prototype de dispositif de détection.

"Il doit être développé davantage pour réaliser son véritable potentiel de détection plus large de différents types d'espèces d'halogénure de méthyle, ainsi que des pesticides et des agents de guerre chimique, comme des gaz lacrymogènes, et du gaz moutarde, mais le décor est planté."

Scientifique de la défense et chercheur partenaire de l'industrie, Le Dr Genevieve Dennison a déclaré :« Nous sommes très enthousiasmés par le potentiel démontré par ce travail et sommes impatients d'appliquer la technologie pour protéger nos militaires et nos premiers intervenants. »