Le Bombyx du murier inspire la détection d’explosifs

lundi 11 juin 2012

Le Bombyx du mûrier (Bombyx mori) Pour détecter de faibles quantités d’explosifs par nature peu volatils, une équipe de l’unité « Nanomatériaux pour systèmes sous sollicitations extrêmes » (CNRS / Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis), en collaboration avec le Laboratoire des matériaux, surfaces et procédés pour la catalyse (CNRS / Université de Strasbourg) ont eu l’idée d’imiter les antennes du Bombyx du murier, un papillon de nuit très sensible aux odeurs.

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Poils olfactif du Bombyx du mûrier
Les poils olfactifs du Bombyx du mûrier portent de nombreuses sensilles

Quelques molécules suffisent au Bombyx du murier

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Poil olfactif et phéronome du Bombyx mori
Fig. 3 : a) Molécule de bombykol and bombykal, composants du phéronome du Bombyx mori. b) Schema du poil olfactif (Crédits R. A. Steinbrecht). Les deux neurones du poil (en rouge) répond spécifiquement à un phéronome. (en bleu) lynpge sebsukke (en noir) cuticule avec pores où entrent les phéronomes.

Le Bombyx du murier (Bombyx mori), un papillon de nuit est capable de réagir à quelques molécules de phéromone émises par la femelle. Ses antennes, d’un millimètre de longueur soutiennent un grand nombre de sensilles reliées aux neurones. C’est cet agencement que les chercheurs ont reproduit avec des nanomatériaux . 500 000 nanotubes alignés en dioxyde de titane sont capables de détecter des concentrations de trinitrotoluène (explosif TNT) de l’ordre de 800 ppq (soit 800 molécules d’explosif parmi 1015 molécules d’air). Ce dispositif mutiplie par 1000 la sensiblité des meilleurs appareils actuels. Pour ce faire, les nanostructures démultiplient par 100 la surface du détecteurr au contact duquel quelques molécules d’explosif TNT se trouvent pièger. Les nanotubes se mettent alors à vibrer à une fréquence légèrement différente de la fréquence de résonance propre aux nanotubes de dioxyde de titane. Comme les molécules de phéronomes, celles du TNT sont détectées à de très faibles concentrations.

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Détecteur de TNT
Captant quelques molécules de TNT, les nanotubes vibrent à une féquence voisine de celle de résonance.
© Fabien Schnell/NS3E
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Nanotubes de dioxyde de titane
© Fabien Schnell/NS3E

Ainsi, les molécules de dioxyde de titane sont au TNT, ce que les sensilles du Bomby du murier sont aux phénonomes !

Pour en savoir plus ...

Bio-Inspired Nanostructured Sensor for the Detection of Ultralow Concentrations of Explosives. D. Spitzer, T. Cottineau, N. Piazzon, S. Josset, F. Schnell, S. N. Pronkin, E. R. Savinova, and V. Keller. Angewandte Chemie. 29 mai 2012.