« Notre dispositif utilise une des techniques les plus sensibles pour la détection de présence gazeuse. A savoir la spectroscopie photo-acoustique, explique Vincenzo Spagnolo, chercheur à l’Institut de photonique et de nanotechnologie du Conseil national des recherches (Ifn-Cnr) et à l’Ecole polytechnique de Bari en Italie. Il exploite en réalité le fait que les molécules d’un gaz, excitées par une lumière intermittente, vont se réchauffer et se refroidir cycliquement, en produisant des ondes sonores. A leur tour, ces ondes vont mettre en vibration un minuscule diapason de quartz proportionnellement à la concentration des molécules présentes. »
Substances dangereuses. En général, pour faire ‘‘chanter’’ les molécules, on utilise une lumière infrarouge mais, dans cette expérience, Vincenzo Spagnolo et son équipe ont, pour la première fois, utilisé un laser qui opère dans la gamme de fréquences des Terahertz. Idéal pour détecter un grand nombre de substances chimiques spécifiques. « Dans ce spectre, compris entre l’infrarouge et les micro-ondes, de nombreux matériaux d’intérêt stratégique, tels que des agents polluants, des gaz toxiques et les vapeurs de substances explosives peuvent être identifiés plus efficacement grâce à leur spectre d’absorption spécifique, une sorte d’empreinte digitale unique, précise Miriam Serena Vitiello de l’Institut nanoscience du Conseil national des recherches (Nano-Cnr) de Pise. Travailler dans le Terahertz est une possibilité toute nouvelle, c’est un peu comme si on avait ‘‘accordé’’ le capteur. »
Sensibilité exceptionnelle. Pour cette expérience les chercheurs ont réalisé un prototype de quartz mesurant trois centimètres seulement. « Le diapason fait office de détecteur tout en éliminant les problématiques liées aux détecteurs traditionnels : coûts, encombrement, fonctionnement à températures cryogéniques », poursuit Miriam Serena Vitiello. Le prototype affiche une sensibilité exceptionnelle de 7 parties par million. La prochaine étape consiste à utiliser des lasers plus puissants et des diapasons aux dimensions et formes optimisées. L’objectif est d’obtenir un capteur compact, transportable et économique, pour détecter in situ et en temps réel des molécules diluées des dizaines de milliards de fois. De quoi démocratiser les analyses pour l’environnement et la sécurité.
Erick Haehnsen
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