Voir l'invisible : un véritable œil de Sauron ?
"L'idée est la suivante : un œil qui voit tout et qui peut détecter les aérosols dangereux sur un fond très dense d'autres substances"
Imaginez ce scénario catastrophe en cours de réalisation : Dans une usine, un tuyau se fissure et projette un nuage de minuscules gouttelettes dans l'air. Les travailleurs ont toutefois de la chance. En quelques minutes, un dispositif laser de la taille d'une petite valise repère le nuage et indique aux équipes de sécurité ce qu'il contient afin qu'elles sachent comment réagir.
Telle est la vision qui sous-tend un nouveau projet d'une équipe d'ingénieurs et de chimistes de l'université du Colorado Boulder, de l'Institut de technologie de Californie, de l'université de Californie Santa Barbara et de trois entreprises. Ce projet est financé par un nouveau contrat de l'Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), qui fait partie du bureau fédéral du directeur du renseignement national.
Le projet emprunte son nom, Standoff Aerosol measUrement Remote Optical Network (SAURON), au méchant de la série de livres "Le Seigneur des anneaux", une présence qui prend souvent la forme d'un œil flamboyant et dont "le regard transperce les nuages, les ombres et la terre".
"L'idée est la suivante : un œil qui voit tout et qui peut détecter les aérosols dangereux sur un fond très dense d'autres substances", a déclaré Greg Rieker, professeur au département Paul M. Rady d'ingénierie mécanique et chercheur principal du projet.
SAURON, explique-t-il, se concentrera sur les aérosols, terme qui désigne un large éventail de minuscules particules qui flottent dans l'air. Certains aérosols peuvent contenir des substances chimiques présentant des risques graves pour l'homme, comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Le nitrate d'ammonium, un ingrédient courant dans les explosifs, forme également des aérosols. Il en va de même pour le fentanyl, une drogue opioïde qui peut être mortelle, même en petites quantités.
Pour détecter ces risques, l'équipe se tourne vers une technologie récompensée par un prix Nobel, le laser à peigne de fréquences. Les chercheurs espèrent que leurs appareils pourront, dans un avenir pas si lointain, contribuer à protéger la population contre toute une série de menaces aériennes, notamment les accidents industriels et même les attaques chimiques potentielles dans les villes surpeuplées.
"Les lasers fonctionneront avec des piles, ce qui permettra de les déployer dans un aéroport, dans des quartiers ou sur des sites industriels où l'on utilise des matières dangereuses", explique Scott Diddams, professeur au département d'ingénierie électrique, informatique et énergétique. "Dès le départ, les gens sauraient s'il y a une défaillance ou une fuite.
Les co-chercheurs principaux de CU Boulder pour ce projet sont Diddams, Daven Henze, professeur de génie mécanique, et Jose Jimenez, professeur de chimie et chercheur à l'Institut coopératif de recherche en sciences de l'environnement (CIRES).
Voir l'invisible
Repérer les aérosols dangereux est, à bien des égards, la tâche ultime de l'"aiguille dans une botte de foin". L'air que nous respirons est beaucoup plus complexe qu'il n'y paraît.
"Le méthane et le dioxyde de carbone sont présents à tout moment dans l'atmosphère, ainsi que d'autres exemples de ce que nous appelons les composés organiques volatils", explique M. Rieker. "Il y a beaucoup de désordre.
L'équipe pense que les lasers à peigne de fréquence peuvent aider à trier ce fouillis.
Diddams faisait partie d'une équipe du JILA, un institut de recherche commun à CU Boulder et au National Institute of Standards and Technology (JILA), qui a été à l'origine de ces outils. Le groupe, dirigé par le lauréat du prix Nobel Jan Hall, a utilisé des lasers à peigne de fréquence pour des recherches en métrologie quantique et en horloges optiques. Contrairement aux lasers traditionnels, les lasers à peigne de fréquence émettent un faisceau de lumière comportant des millions de couleurs, toutes en même temps.
En diffusant ce type de lumière dans un environnement, ces lasers peuvent agir comme un lecteur d'empreintes digitales pour les aérosols, en détectant les signaux provenant de concentrations même infimes de particules ou de gaz dans l'air. L'équipe du projet comprend LongPath Technologies, qui utilise ces outils pour rechercher les fuites de méthane dans les installations pétrolières et gazières. Rieker a cofondé LongPath en 2017.
Pendant trois ans et demi, les chercheurs de SAURON s'efforceront de rendre leurs lasers encore plus sensibles et beaucoup plus compacts. Pour ce faire, le groupe incorpore une nouvelle technologie de "photonique intégrée" mise au point par Kerry Vahala au Caltech, John Bowers à l'UC Santa Barbara et les entreprises Nexus Photonics et hQphotonics. L'équipe concevra ses dispositifs sur de petites puces qui transmettront l'information non pas à l'aide de signaux électroniques, mais de faisceaux lumineux. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'initiative d'ingénierie quantique de l'Université de Californie à Boulder.
"Ils ressemblent à des puces informatiques traditionnelles en silicium, mais avec de la lumière générée, se déplaçant et interagissant d'une manière qui la rend utile pour la détection", a déclaré M. Diddams.
SAURON est un exemple de chercheurs de CU Boulder qui utilisent les avancées de la science fondamentale pour les transformer en technologies tangibles qui pourraient un jour protéger les gens.
"Nous prenons des technologies qui ont été développées pour la science quantique et nous les transposons à un large éventail d'applications", a déclaré M. Rieker.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
