• L'équipe du Prof. FAN Zhiyong intègre des réseaux de nanotubes pour jusqu'à 10 000 capteurs de gaz par puce.
  • Les BOC font preuve d'une sensibilité et d'une capacité de distinction remarquables pour 24 odeurs distinctes dans des mélanges complexes.

Dans un exploit révolutionnaire, les ingénieurs de HKUST ont présenté les puces olfactives biomimétiques (BOC), annonçant une nouvelle ère dans la technologie de détection des odeurs. Ces puces, imitant l'olfaction humaine, offrent une sensibilité et une capacité de distinction exceptionnelles, révolutionnant l'analyse des odeurs et ouvrant la voie à des applications innovantes.

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Surmonter les défis de l'olfaction artificielle

Une équipe de la School of Engineering de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) a relevé avec succès le défi de longue date de la fabrication de capteurs olfactifs artificiels équipés de réseaux de capteurs de gaz haute performance. Leur réalisation révolutionnaire prend la forme de puces olfactives biomimétiques (BOC), qui intègrent des réseaux de capteurs à nanotubes sur des substrats nanoporeux, avec jusqu'à 10 000 capteurs de gaz par puce. Cette configuration imite de près le mécanisme de l'olfaction chez les humains et les animaux.

Depuis des décennies, les chercheurs du monde entier s'efforcent de développer l'olfaction artificielle et les nez électroniques (e-noses) pour reproduire le fonctionnement complexe des systèmes olfactifs biologiques, notamment pour discerner des mélanges complexes d'odeurs. Cependant, des obstacles importants ont entravé les progrès, principalement en ce qui concerne la miniaturisation et l'amélioration des capacités de reconnaissance pour identifier avec précision les espèces de gaz et leurs concentrations dans les mélanges d'odeurs complexes.

Applications multiples et intégration avec la robotique

Pour relever ces défis, l'équipe de recherche du Prof. FAN Zhiyong, basée au Département de génie électronique et informatique et au Département de génie chimique et biologique de HKUST, a conçu un gradient de composition de matériaux permettant l'intégration de divers capteurs sur une petite puce nanostructurée. Grâce à l'intégration de l'intelligence artificielle, leurs puces olfactives biomimétiques présentent une sensibilité exceptionnelle à divers gaz et peuvent distinguer efficacement les gaz mélangés et identifier 24 odeurs distinctes.

Afin d'élargir les applications de leurs puces olfactives, l'équipe les a également intégrées à des capteurs de vision sur un chien robot, créant un système olfactif et visuel hybride capable d'identifier avec précision des objets dans des compartiments cachés.

Le développement des puces olfactives biomimétiques promet d'améliorer les applications existantes dans l'alimentation, la surveillance environnementale, le diagnostic médical et le contrôle des processus industriels, tout en ouvrant de nouvelles possibilités dans les systèmes intelligents tels que la robotique avancée et les appareils intelligents portables pour les patrouilles de sécurité et les opérations de sauvetage.

Par exemple, dans les applications de surveillance en temps réel et de contrôle qualité, les puces olfactives biomimétiques peuvent détecter et analyser des odeurs spécifiques ou des composés volatils associés à différentes étapes des processus industriels pour garantir la sécurité, identifier les gaz anormaux ou dangereux dans la surveillance environnementale et localiser les fuites de tuyauterie pour des réparations rapides.

Cette avancée technologique marque une percée significative dans la numérisation des odeurs, comparable à la numérisation généralisée des informations visuelles facilitée par les technologies modernes de capteurs d'image. Alors que l'information visuelle a connu des progrès substantiels, l'information olfactive a pris du retard en raison du manque de capteurs d'odeurs avancés. Les travaux de l'équipe du Prof.

Fan ouvrent la voie au développement de capteurs d'odeurs biomimétiques dotés d'un vaste potentiel pour une adoption généralisée, à l'instar de l'omniprésence des caméras miniaturisées dans les smartphones et l'électronique portable, enrichissant ainsi la vie des gens.

Envisageant l'avenir, le Prof. Fan prévoit de nouvelles avancées dans l'ingénierie biomimétique, où des matériaux biocompatibles pourraient permettre l'intégration de puces olfactives sur le corps humain. Cette innovation pourrait permettre la détection d'odeurs normalement imperceptibles et surveiller les anomalies de molécules organiques volatiles dans l'haleine et émises par la peau, fournissant des alertes précoces pour d'éventuelles maladies.