Le coléoptère Hercule originaire d'Amérique du Sud a la particularité fascinante de changer les couleurs de sa coquille en fonction des conditions d'humidité extérieures. En effet, l'intérieur de la coquille du coléoptère est constitué d'une structure en treillis poreux avec des trous carrés. Lorsque la lumière de longueurs d'onde particulières frappe la coquille, elle les réfléchit et affiche différentes couleurs; et ces longueurs d'onde changent en fonction de l'humidité. Récemment, un capteur qui change de couleur en fonction de l'humidité comme ce scarabée avec une vitesse 10 000 fois plus rapide que les capteurs optiques conventionnels a été proposé.

Une équipe de recherche POSTECH dirigée par le professeur Junsuk Rho (Département de génie chimique et Département de génie mécanique) et Ph.D. candidats Chunghwan Jung et Jaehyuck Jang (Département de génie chimique), en collaboration avec Sung-Hoon Hong et le Dr Soo-Jung Kim (Electronics and Telecommunications Research Institute, ETRI) et le professeur Young Min Song (Gwangju Institute of Science and Technology, GIST ), a développé un capteur colorimétrique ultra-rapide sensible à l'humidité. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Science Advances .

Les capteurs utilisant la lumière sont déjà utilisés dans notre vie quotidienne, pour les électrocardiogrammes et la mesure de la qualité de l'air. Ces capteurs utilisent la lumière pour détecter les changements dans leur environnement et les convertir en signaux numériques.

L'équipe de recherche a fabriqué un capteur colorimétrique composé d'une structure métal-hydrogel-métal utilisant une couche de nanoparticules métalliques désordonnées - un hydrogel de chitosane - et un substrat réfléchissant. Lorsque l'humidité extérieure change, la fréquence de résonance du capteur change en raison de la caractéristique de l'hydrogel de chitosane qui gonfle à l'état humide et se contracte à l'état sec à plusieurs reprises.

Ce nouveau capteur bénéficie d'une vitesse ultra-rapide qui est 10 000 fois plus rapide que les capteurs optiques conventionnels basés sur l'interféromètre Fabry-Perot. Cette vitesse de réaction rapide est due à l'espace poreux entre les nanoparticules qui composent le capteur, un peu comme la coquille du coléoptère qui change de couleur en fonction de l'humidité.

"Ce nouveau capteur d'humidité a la particularité de permettre une évolutivité de la production à faible coût même si des nanomatériaux et des nanostructures ont été utilisés", a expliqué le professeur Rho qui a dirigé l'étude. "L'introduction de pixels de couleur sensibles à l'humidité dans les codes de sécurité permet une application vers des étiquettes de sécurité pour les appareils électroniques sensibles à l'humidité, les billets de banque, les passeports et les cartes d'identité." + Explorer plus loin

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