Supposons que la date de péremption de votre poitrine de poulet ou de votre pot de yaourt soit dépassée. Cela ne signifie pas nécessairement que le produit est réellement gâté. Mais comment en être sûr ?
Eh bien, comme ceci :il suffit de scanner le poulet ou le yaourt en question avec votre smartphone. C'est du moins ce que l'expert en photonique Andrea Fiore a en tête. Lui et son équipe de recherche à l'Université de technologie d'Eindhoven travaillent sur une application mobile de spectroscopie, une technique d'éclairage qui analyse les matériaux. Si Fiore réussit son objectif, nos smartphones deviendront bientôt encore plus polyvalents qu'ils ne le sont déjà.
Les spectromètres ont joué un rôle crucial dans la science pendant des décennies. Les instruments optiques mesurent l'intensité lumineuse dans un matériau et déterminent ainsi de quelles substances chimiques le matériau est composé. Les astronomes dépendent fortement de la technologie. En disséquant la lumière et en examinant ses différentes fréquences, ils en apprennent davantage sur le cosmos. Les satellites qui doivent analyser la composition de l'atmosphère ont également des spectromètres à bord.
Pratiques, mais dans leur forme actuelle, ces appareils coûtent facilement des milliers d'euros chacun et sont trop volumineux pour être déplacés facilement. Ce sont des équipements standard uniquement dans les laboratoires d'analyse. Cela pourrait bientôt changer. Fiore veut développer un nouveau spectromètre, non seulement bon marché, mais aussi minuscule. Il veut construire un laboratoire portable.
Les spectromètres mobiles augmentent les possibilités d'application des appareils existants. Ils permettent aux utilisateurs de prendre des mesures où ils le souhaitent. Les scientifiques citoyens peuvent mesurer les niveaux de gaz à effet de serre dans leur environnement. Les biologistes peuvent prélever un échantillon de sol et mesurer la composition et la qualité du sol lui-même et de l'eau qu'il contient sur place. Et pour les médecins, il sera alors à nouveau possible d'effectuer un test tissulaire sur un patient alors qu'il est en consultation. Le spectromètre analyse le spectre lumineux d'un morceau de tissu cutané, après quoi le médecin peut vérifier si le spectre correspond ou non à celui d'un tissu sain.
"Les producteurs de fraises pourraient bientôt piloter un robot de cueillette équipé d'un spectromètre et d'un système de caméra permettant de distinguer les fruits mûrs des non mûrs grâce à leur couleur"
Un spectromètre peut également être utile dans l'agriculture et l'horticulture, par exemple pour surveiller et entretenir les cultures. Par exemple, les producteurs de fraises pourraient bientôt travailler avec un robot de cueillette équipé d'un spectromètre et d'un système de caméra. Le robot utilise le spectromètre pour distinguer les fruits mûrs des non mûrs grâce à leur couleur.
Il était écrit dans les étoiles que tôt ou tard les téléphones portables seraient utilisés pour la recherche spectroscopique. Il y a quelques années, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une méthode permettant à un smartphone de déterminer la maturité de différents types de pommes. À la surface du fruit, les chercheurs ont mesuré la quantité de chlorophylle ou de chlorophylle contenue dans le fruit avec un spectromètre. La concentration de cette substance est un indicateur fiable de maturité. Après la mesure, les résultats ont été immédiatement analysés avec un smartphone connecté au spectromètre.
Le spectromètre que les chercheurs du MIT ont construit tient dans votre poche. C'est petit, mais Fiore le voit beaucoup plus petit. Là où d'autres se contentent de mini, il ne vise rien de plus grand que micro.
Fiore veut développer un spectromètre qui tient sur une puce optique, afin de pouvoir le traiter dans un smartphone. "Bientôt, chaque nouveau smartphone sera équipé d'un simple microspectromètre", affirme-t-il. « Le capteur capte la lumière et mesure son spectre. Vous pouvez comparer ce spectre lumineux en ligne avec une base de données de plusieurs spectres via votre smartphone. De cette façon, vous pouvez facilement déterminer vous-même les propriétés des matériaux, des tissus et des gaz.'
"L'Internet des objets Cela signifie que nous allons bientôt nous entourer d'un grand nombre de capteurs », poursuit Fiore. « De cette façon, nous pourrons éventuellement vérifier à peu près n'importe quoi à tout moment. Espérons qu'un smartphone équipé d'un microspectromètre puisse nous rendre moins dépendants des grandes entreprises et des gouvernements, qui sont les seuls à effectuer des mesures et des contrôles pour le moment."
À ce stade, Fiore a déjà un prototype de microspectromètre prêt. Avant cela, lui et son équipe d'Eindhoven ont travaillé avec l'institut de recherche AMOLF à Amsterdam. Ils ont construit une puce ingénieuse d'une surface de quinze micromètres sur quinze – un micromètre équivaut à un millième de millimètre. Ils ont ensuite combiné les fonctions de sélecteur de longueur d'onde et de capteur d'intensité.
Le cœur de la puce est constitué de deux membranes :des feuilles ultra-minces d'arséniure de gallium. Il s'agit d'un semi-conducteur important que l'on trouve également dans les lasers et les cellules solaires. Les membranes sont séparées par une distance d'environ deux cents nanomètres - environ 250 fois plus petite que l'épaisseur d'un cheveu humain. Ils agissent comme une sorte de piège à lumière incidente.
La cavité à cristaux photoniques comme on appelle le piège, se trouve au milieu d'une membrane perforée. La lumière y est piégée, un peu comme dans une fibre optique. « Dans cet espace, nous capturons la lumière via des composants qui peuvent être déplacés à l'échelle nanométrique. Cela permet d'analyser les ondes lumineuses sur différents spectres », explique Fiore. "Notre microspectromètre analyse le spectre proche infrarouge, ce qui nous permet de collecter des informations qui restent invisibles à l'œil humain."
Les chercheurs sont actuellement capables de couvrir une gamme de longueurs d'onde d'une trentaine de nanomètres avec leur technologie. Le microspectromètre distingue environ cent mille fréquences dans cette gamme. Ce rayon est encore insuffisant pour la plupart des applications. Fiore veut donc élargir le spectre observable. Il espère pouvoir étendre la portée à plusieurs centaines de nanomètres. Quand il réussit et que son microspectromètre commence à orner l'intérieur de nos smartphones ? "Comptez sur au moins cinq autres années."
Merci à Lien Smeesters
