Projet ANR-13-IS08-0002 – MONaSens : Systèmes nanocristallins à base d’oxydes métalliques pour la détection du dioxyde de carbone
Programme : Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Antoine BARNABE (Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux, Université Paul Sabatier Toulouse III)
Partenaires : Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux; IIT Bombay
Montant : 132084.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : Dans le cadre de travaux à caractère fondamental, le partenaire 1 (CIRIMAT, Toulouse) du projet MONaSens a récemment réussi à élaborer de nouveaux films minces composites (ferrite de cuivre à structure spinelle et oxyde de cuivre) efficaces pour la détection de gaz faiblement réactifs (A. CHAPELLE et al., Sens. Actuactors B, 153 (2011) 117-124.). En comparaison avec les données bibliographiques, les résultats obtenus avec un dispositif de test simplifié, sont très prometteurs en raison de la faible température de fonctionnement et la sensibilité élevée du matériau. En parallèle, des travaux menés par le partenaire 2 (Indian Institute Technology, Bombay) du projet MONaSens sur la stabilité thermique de ferrites de magnésium nanocristallines viennent de mettre en évidence (données non encore publiées) une nette amélioration de la sensibilité de ces matériaux à différents gaz par suite de changements structuraux. Suite à ces différents travaux ayant en commun l’étude de ferrites spinelles pour la détection de gaz, une première collaboration entre les deux partenaires a été engagée fin 2012 grâce à l’obtention d’une bourse d’étude CHARPARK parrainée par l'ambassade Française en Inde. Ces travaux préliminaires menés sur des poudres fines composites ferrite spinelle / CuO ont montré la possibilité d'obtenir des changements significatifs des propriétés de transport par variation de la teneur en CO2.
Le projet collaboratif MONaSens proposé dans le cadre de cet appel d’offre Blanc International, vise à travailler sur ces systèmes d'oxydes complexes comprenant en particulier les ferrites spinelles. Il vise également à travailler sur la réponse de ces matériaux à la détection de faibles gaz réactifs tels que le CO2 en associant l'expérience des deux partenaires.  Les objectifs du projet MONaSens sont donc consacrées d’une part, à une recherche fondamentale sur la conception et l’élaboration de nanocomposites à base d’oxydes semi-conducteurs de type n- et p- et sur, d’autre part, la compréhension de l'influence de l'adsorption d’une molécule faiblement réactive, en particulier le CO2, sur leurs propriétés électriques. L'objectif final de ce projet est de trouver des combinaisons intéressantes de semi-conducteurs de type n- et p- pour la détection de gaz faiblement réactif. A l’avenir, de tels matériaux pourraient être à la base de nouveaux systèmes de détection intéressants pour  la surveillance de la qualité de l'air dans les espaces clos (avions, voitures, bureaux, domicile ...) ou ouverts (villes, sites industriels ...).
Le projet MONASens s’intéresse à des matériaux sensibles sous différentes formes tels que des pastilles à base de poudres nanocristallines, des films épais préparés par sérigraphie et coulage en bande et/ou multicouches avec une couche de surface déposée par pulvérisation cathodique RF ou ablation laser.  Ce projet vise également à explorer les mécanismes de détection afin de comprendre les propriétés des systèmes à base d’oxydes métalliques semi-conducteurs de type p- / n- pour la détection de gaz spécifiques. Les connaissances acquises au cours de ce projet seront utilisées pour améliorer les performances des capteurs (sensibilité, sélectivité, stabilité, temps de réponse et de recouvrement) et pour développer des processus de préparation en adéquation avec leurs futurs modes de fabrication.