Capteurs électroniques: même odorat qu’un nez humain?
Les dispositifs de détection électroniques destinés à détecter les odeurs, à l’instar du nez humain, ont un grand potentiel dans un large éventail d’applications modernes. Des chercheurs partiellement soutenus par les projets CARBO-IMmap et SMELLODI, financés par l’UE, ont mis au point des capteurs d’olfaction électronique et introduit une méthode d’évaluation de leurs performances olfactives vis-à-vis des composés organiques volatils (COV). Leur étude a été publiée dans la revue «Applied Physics Reviews». Les COV sont des produits chimiques utilisés et produits dans la fabrication de peintures, de produits pharmaceutiques et de réfrigérants. L’exposition aux vapeurs de COV peut entraîner des problèmes de santé allant de l’irritation des yeux et des maux de tête à des lésions du foie et des reins. Notre capacité à détecter les COV potentiellement nocifs et à identifier leur source grâce à notre odorat est un outil précieux pour notre survie. Dans les applications modernes, les nez électroniques incarnent cet outil en numérisant le sens de l’odorat. Le dispositif de détection d’olfaction électronique est doté d’un nanocapteur à canal unique, contrairement aux systèmes de nez électroniques conventionnels qui utilisent des réseaux de capteurs, et fonctionne à température ambiante. «Cette conception unique présente un grand potentiel de miniaturisation et de portabilité», écrivent les auteurs dans leur étude.
Test avec quatre senteurs
Pour tester les performances olfactives de leur dispositif de détection en termes de seuil olfactif, de discrimination et d’identification des odeurs, l’équipe a sélectionné quatre odeurs à base de COV largement utilisées pour évaluer le sens de l’odorat: l’eucalyptol (odeur d’eucalyptus), la 2-nonanone (odeur de citron), l’eugénol (odeur de clou de girofle) et le 2-phényléthanol (odeur de rose). Le dispositif a été exposé à l’odeur de rose à des concentrations décroissantes allant de 19 à 4,4 parties par million, et a été capable de détecter l’odeur même à la concentration la plus faible. Pour le test de discrimination olfactive, le capteur a été exposé aux quatre odeurs et a pu les distinguer avec une précision avoisinant les 83,3 %. En outre, l’utilisation d’algorithmes de classification par apprentissage automatique supervisé, tels que l’analyse discriminante linéaire, a permis d’obtenir une grande précision dans l’identification des odeurs (97,5 %). Outre les odeurs individuelles, l’équipe a également étudié la réponse du dispositif à des mélanges de deux odeurs et a constaté qu’il parvenait à les traiter efficacement. «La réponse à des mélanges d’odeurs binaires se rapproche d’une odeur individuelle alors que la réponse de l’autre odeur est partiellement supprimée. Ce phénomène est analogue à l’effet d’éclipse dans la perception olfactive humaine lors du traitement de mélanges d’odeurs binaires», rapportent les auteurs. L’équipe de recherche a utilisé des simulations de dynamique moléculaire et des calculs de théorie fonctionnelle de la densité pour expliquer l’interaction d’adsorption entre les molécules odorantes et les matériaux de détection. Ils ont également expliqué comment l’humidité affecte la méthode et l’ont validée en identifiant d’autres COV testés dans des applications de détection de gaz utilisant l’air humide comme gaz porteur. Leurs résultats ont montré que leur capteur d’olfaction électronique est capable de déceler efficacement les odeurs à base de COV. La plateforme d’olfaction électronique «exploite des réseaux de nanomatériaux hautement sensibles fonctionnalisés de diverses manières, permettant ainsi la détection et la discrimination d’une quantité beaucoup plus importante de molécules odorantes cibles et de leurs mélanges complexes. Associé à des appareils mobiles pour l’analyse des données, il est très prometteur pour aider les personnes souffrant de troubles olfactifs dans un avenir proche. En outre, il a le potentiel d’être appliqué dans de nombreux domaines émergents, tels que la surveillance de l’environnement ou la sécurité publique». Le projet CARBO-IMmap (Immune activity Mapping of Carbon Nanomaterials) s’est achevé en 2022. Le projet SMELLODI (Smart Electronic Olfaction for Body Odor Diagnostics) prendra fin en mars 2025. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet CARBO-IMmap site web du projet SMELLODI
Mots‑clés
CARBO-IMmap, SMELLODI, odeur, olfaction, olfaction électronique, capteur, senteur, odeur, composé organique volatil
