Un tout petit capteur pour de grands effets

Le LIST et la société STMicroelectronics ont allié leurs forces pour développer une technologie qui devrait permettre de surveiller les composés organiques volatils, ces polluants qui nous entourent et qui affectent notre santé.

Les composés organiques volatils (COV) regroupent une multitude de substances généralement présentes dans des produits comme les solvants, les colles, les peintures et les détergents. Ils peuvent se propager plus ou moins loin de leur lieu d'émission, entraînant des impacts directs et indirects sur l'environnement et la santé. Certains COV sont considérés comme des polluants majeurs et contribuent à la formation de gaz à effet de serre. L’exposition prolongée aux COV peut entraîner divers problèmes de santé tels que des maux de tête et des vertiges, des irritations au niveau des yeux, de la peau, du nez et de la gorge, ainsi que des problèmes respiratoires.

Un acteur mondial des semi-conducteurs s’associe au LIST

Le LIST a conclu un partenariat avec STMicroelectronics, une société européenne qui développe, fabrique et commercialise des puces électroniques (semi-conducteurs) et des capteurs intégrables, permettant de mesurer la température, la pression, ou encore les gaz. Ces capteurs sont utilisés notamment dans la fabrication de téléphones mobiles ou dans l’électronique embarquée pour les avions et les voitures. « Nous sommes heureux de collaborer avec le LIST sur les capteurs de détection des COV en mettant à profit l'expérience reconnue du LIST dans le développement de nouveaux matériaux et technologies et notre vaste expertise en matière de capteurs », a cité Giuseppe Bruno, responsable de la conception R&D des produits d'innovation chez STMicroelectronics. 

Le projet de collaboration, soutenu par le FNR via le programme BRIDGES, vise à créer d’ici fin 2022 un capteur permettant de détecter les COV, en vue d'intégrer cette technologie dans les produits électroniques personnels et les applications de domotique.

Une technologie unique développée par le LIST

Le développement de ce minuscule capteur, de l’ordre du millimètre carré, reposera sur deux technologies des matériaux mises au point par le LIST. Le LIST a déjà démontré certains concepts de technologie unique de capteur de gaz à faible puissance reposant sur une architecture de matériaux spécifiques. Le défi consiste maintenant à combiner ces deux technologies et à les intégrer dans la recherche entreprise par STMicroelectronics. « C'est un honneur pour LIST de collaborer avec l'une des plus grandes entreprises de semi-conducteurs au monde. C'est une forte reconnaissance de nos capacités à accélérer notre feuille de route autonome pour l'IoT lancée depuis deux ans au sein du département de recherche et technologie des matériaux - MRT" a cité le Dr Damien Lenoble, directeur de MRT.

Santé publique et big data

L’intégration de capteurs de gaz sélectifs, sensibles et durables miniaturisés dans les produits électroniques personnels et les applications de domotique permettra aux utilisateurs de surveiller la qualité de l’air à l’intérieur comme à l’extérieur, grâce à des relevés localisés, en temps réel, fiables et durables. En fonction du résultat, ils pourront alors prendre des mesures simples pour minimiser leur exposition, par exemple améliorer la ventilation en ouvrant les portes et les fenêtres.

Le développement de cette technologie ouvrira certainement la voie à la création d’un réseau assez dense de capteurs de polluants disséminés, permettant de surveiller et d’analyser la qualité de l'air à grande échelle.

<sup><sub>Légende de l'illustration:
- Gauche: Vue rapprochée d'une des plaquettes de la fonderie ST Singapour contenant des milliers de microplaques chauffantes, l'élément de base micro-usiné des capteurs miniaturisés, qui permet la lecture de la résistance électrique de la couche de détection et le contrôle de sa température. Crédit K. Menguelti.
- Droite: Exemple d'une mesure de détection de gaz, où la ligne noire est la résistance électrique R de la couche de détection en fonction du temps. Si elle est exposée à l'air pur, la résistance électrique de la couche de détection a une valeur de base stable d'environ 1 GigaOhm. En présence d'un COV (des vapeurs d'éthanol, dans ce cas), comme le représentent schématiquement les formes rectangulaires bleues qui s'estompent, R chute soudainement : cela permet de révéler le gaz. Dès que le COV disparaît, R rétablit sa valeur de base. Notez que l'échelle de R est logarithmique afin de mettre en évidence l'énorme changement de R (>100 fois). Crédit J. Crepelliere.</sub></sup>