Topic description
Les progrès récents dans les nanomatériaux offrent un fort potentiel pour la réalisation de capteurs, avec de nombreux avantages tels qu'une grande sensibilité de détection, un faible coût et une faible consommation d'énergie. Les nanomatériaux, notamment le graphène et les MXènes, sont largement reconnus comme des candidats idéaux pour le développement des capteurs de gaz [1]. En effet, ces matériaux présentent un rapport surface/volume élevé, une conductivité électrique élevée et un faible bruit électrique [1]. De plus, ces matériaux peuvent fonctionner à température ambiante, ce qui est impossible pour les semi-conducteurs à oxyde métallique [2]. Les capteurs à base de nanomatériaux pour la détection du DMMP font l'objet de nombreuses études dans la littérature. Toutefois, ils présentent plusieurs limitations majeures, telles qu'une faible sensibilité, des temps de réponse et de remise à zéro longs, ainsi qu'une sélectivité réduite. Des efforts considérables restent nécessaires pour optimiser ces performances et de développer des capteurs de DMMP à la fois efficaces et fonctionnels à température ambiante.
Pour améliorer les performances de ces capteurs, nous proposons de développer des capteurs de DMMP à base de MXène selon deux approches : (i) la première consiste à développer des capteurs de gaz à base de nouvelles architectures 2D (hétérostructures), c'est-à-dire en combinant les propriétés de deux nanomatériaux (MXène/graphène). Cette stratégie permet d'augmenter la surface de détection, d'améliorer la stabilité des matériaux et de réduire la consommation d'énergie, offrant ainsi des performances optimisées et une meilleure fiabilité des capteurs. (ii) La deuxième approche repose sur la fonctionnalisation non covalente de la surface du MXène par des complexes organométalliques, notamment des métalloporphyrines (MPo) et des métallophthalocyanines (MPhc) afin d'améliorer la sélectivité de ces capteurs.
Bibliographie:
[1] Y.T. Kim et al., RSC Adv., 9 -.
[2] K. Kacem et al. J. Alloys Compd., .
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Recent advances in nanomaterials offer great potential for sensor development, providing numerous advantages such as high detection sensitivity, low cost, and low power consumption. Nanomaterials, particularly graphene and MXenes, are widely recognized as ideal candidates for gas sensor development [1]. Indeed, these materials exhibit a high surface-to-volume ratio, high electrical conductivity, and low electrical noise [1]. Moreover, they can operate at room temperature, which is not possible for metal oxide semiconductor sensors [2]. Nanomaterial-based sensors for DMMP detection have been extensively investigated in the literature. However, they still suffer from several major limitations, including low sensitivity, long response and recovery times, and poor selectivity. Considerable efforts are therefore still required to optimize these performances and to develop DMMP sensors that are both efficient and fully functional at room temperature.
To improve the performance of these sensors, we propose to develop MXene-based DMMP sensors following two complementary approaches: (i) the first approach consists in developing gas sensors based on new 2D architectures (heterostructures), by combining the properties of two nanomaterials (MXene/graphene). This strategy enables an increase in the active sensing surface, improves material stability, and reduces power consumption, thereby leading to optimized performance and enhanced sensor reliability. (ii) The second approach relies on the non-covalent functionalization of the MXene surface with organometallic complexes, in particular metalloporphyrins (MPo) and metallophthalocyanines (MPhc), in order to improve the selectivity of the sensors.
Bibliography:
[1] Y.T. Kim et al., RSC Adv., 9 -.
[2] K. Kacem et al. J. Alloys Compd., .
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Début de la thèse : 01/10/
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