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Selon la CDC 48 millions de personnes dans le monde tombent malades à chaque année, après avoir consommé des aliments contaminés par des bactéries. De ce nombre 3 000 en mourront. Mais des chercheurs ont peut-être trouvé une solution simple et efficace pour détecter les aliments infectés avant qu’ils n’arrivent sur les tablettes des marchés d’alimentation.

Détecter les aliments contaminés

En effet, dans la revue Optical Materials Express, des chercheurs ont inventé une nouvelle sorte de capteur permettant de détecter simultanément plusieurs substances, dont des bactéries dangereuses et d’autres pathogènes. En plus de la salubrité des aliments, ce capteur de nouvelle génération pourrait améliorer la détection des gaz et des produits chimiques pour une vaste gamme d’autres applications.
« Notre capteur est composé de feuilles de graphène, qui sont des cristaux bidimensionnels de carbone d’une épaisseur d’un atome », a déclaré Bing-Gang Xiao, membre de l’équipe de recherche de l’Université de Jiliang en Chine. « Ce capteur est non seulement très sensible, mais il peut aussi être facilement ajusté pour détecter différentes substances dangereuses. »

La détection avec le graphène

Les excellentes propriétés optiques et électroniques du graphène le rendent attrayant pour les capteurs qui utilisent des ondes électromagnétiques connues sous le nom de plasmons qui se propagent le long de la surface d’un matériau conducteur, en réponse à l’exposition à la lumière. Une substance peut être détectée en mesurant comment l’indice de réfraction du capteur change lorsqu’une substance est proche de la surface du graphène.
Les chercheurs ont profité des propriétés uniques du graphène pour créer des capteurs et des matériaux pour une gamme d’applications au cours des dernières années. Par rapport aux métaux comme l’or et l’argent, le graphène présente des ondes de plasmon plus fortes avec des distances de propagation plus longues.
De plus, la longueur d’onde à laquelle le graphène est sensible peut être changée en appliquant une tension de polarisation au lieu de recréer un nouveau dispositif. Toutefois, peu de travaux de recherche antérieurs ont permis de mettre au point des capteurs au graphène qui fonctionnaient avec les longueurs d’onde infrarouges nécessaires pour détecter les bactéries et les biomolécules.
Pour ce nouveau capteur, les chercheurs ont utilisé des calculs théoriques et des simulations informatiques pour concevoir un réseau de disques de graphène à l’échelle nanométrique qui contiennent chacun un trou décentré. Ce capteur comprend des couches d’ion-gel et de silicium qui peuvent être utilisées pour appliquer une tension afin d’ajuster les propriétés du graphène pour la détection de diverses substances.

L’effet d’hybridation de plasmon

L’interaction entre les disques et leurs trous crée ce qu’on appelle l’effet d’hybridation de plasmon, qui augmente la sensibilité de l’appareil. Le trou et le disque créent également des pics de longueur d’onde différents qui peuvent chacun être utilisés pour détecter la présence de différentes substances simultanément.
Les simulations effectuées par les chercheurs à l’aide de longueurs d’onde dans l’infrarouge moyen ont montré que leur nouvelle plate-forme de détection serait plus sensible aux substances présentes dans les gaz, les liquides ou les solides que l’utilisation de disques sans trous.
Les chercheurs travaillent maintenant à améliorer le processus de fabrication qui sera utilisé pour concevoir des tableaux de l’échelle nanométrique des disques. La précision avec laquelle ces structures sont fabriquées influera grandement les performances du capteur.
« Nous voulons également examiner si l’effet d’hybridation des plasmons du graphène pourrait être utilisé pour faciliter la conception de dispositifs de communication optiques à double bande dans l’infrarouge moyen », a déclaré M. Xiao.

À Propos d’Optical Society

Fondée en 1916, l’Optical Society (OSA) est la principale organisation professionnelle pour les scientifiques, les ingénieurs, les étudiants et les chefs d’entreprise qui alimentent les découvertes, façonne des applications réelles et accélère les réalisations dans les sciences de la lumière.
Grâce à des publications, des réunions et des initiatives des membres de renommée mondiale, l’OSA offre des recherches de qualité, des interactions inspirées et des ressources dédiées à son vaste réseau mondial d’experts en optique et en photonique.
Source : Optical Society
Crédit photo sur Unsplash : Nikos Kavvadas

Un capteur au graphène pour détecter les aliments infectésmartinbiothechnologie
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