Un nouveau biocapteur à base de carbone, développé en janvier 2022 à l’Université de Technologie de Sidney (UTS) devrait conduire à de nouvelles innovations dans la robotique contrôlée par le cerveau. Composé de graphène, ce biocapteur détecte les signaux électriques envoyés par le cerveau avec une acuité sans précédent.
Un biocapteur révolutionnaire
Développé par l’équipe de la faculté d’ingénierie de l’UTS, le biocapteur adhère à la peau du visage. Il détecte ainsi les nombreux signaux électriques envoyés par le cerveau. Ces signaux peuvent ensuite se traduire en algorithmes pour contrôler des systèmes robotiques autonomes.
Le capteur se compose de graphène épitaxial. Soit de multiples couches d’un carbone fin et très résistant cultivées directement sur un substrat de carbure de silicium.
Le résultat : une nouvelle technologie de détection hautement évolutive qui relève trois défis majeurs de la biodétection à base de graphène : la corrosion, la durabilité et la résistance au contact avec la peau.
“Nous avons pu combiner le meilleur du graphène, biocompatible et très conducteur, avec le meilleur de la technologie du silicium. Nous en obtenons un biocapteur très résistant et robuste à utiliser”, explique le professeur Francesca Iacopi, coordinatrice de l’étude.
Le graphène, matériau clé de l’innovation
“Matériau miracle” à l’origine de nombreuses innovations récentes, le graphène est un nanomatériau fréquemment utilisé dans le développement de biocapteurs. Cependant, à ce jour, bon nombre de ces produits ont été développés en tant qu’applications à usage unique. Leur principal défaut : ils sont sujets aux étirements en raison du contact avec la sueur et de l’humidité du derme.
En revanche, le biocapteur développé par l’UTS fonctionne pendant de longues périodes et peut s’utiliser plusieurs fois. Et ce même dans des environnements très salins, un résultat sans précédent.
De plus, le capteur a démontré une réduction considérablement de la résistance de contact avec la peau. Un phénomène de contact non optimal entre le capteur et la peau, empêchant la détection des signaux électriques du cerveau.
“Avec notre capteur, la résistance de contact s’améliore lorsque le capteur repose sur la peau”, explique encore le professeur Iacopi. “Au fil du temps, nous avons réussi à réduire de plus de 75 % la résistance de contact initiale.”
Vers une amélioration des interfaces cerveau-machine
En d’autres termes, les signaux électriques envoyés par le cerveau sont collectés de manière fiable puis amplifiés de manière significative. Ce qui permettra d’améliorer leur potentiel d’utilisation dans les interfaces cerveau-machine.
La recherche fait partie d’une collaboration plus large. Le consortium étudie ainsi comment les ondes cérébrales peuvent commander et contrôler des véhicules autonomes.
L’étude est le fruit d’un partenariat entre le professeur Iacopi, reconnue internationalement pour ses travaux sur les nanotechnologies et les matériaux électroniques, et le professeur distingué UTS Chin-Teng Lin, un chercheur de premier plan dans les interfaces cerveau-ordinateur. Le projet reçoit un financement à hauteur de 1,2 million de dollars par le Defense Innovation Hub.
En cas de succès, la recherche produira des capteurs miniaturisés et personnalisés à base de graphène. Ces capteurs auront ainsi un potentiel d’application très vaste, de l’industrie de la défense à l’extension des métaverses.
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