« NEZ » ARTIFICIEL - PRINCIPE
Plan de l’étude
1)
Concept de « nez » artificiel
3) Différents types de capteurs
3-1) Polymères conducteurs (capteurs
résistifs)
3-2) Capteurs
optiques
3-4) Les
capteurs MOS
3-4-1) Principe
de fonctionnement
3-4-2) Les réactions rédox à
haute température
3-4-3)
Avantages et limites
Matériau matriciel stable
Matrice hôte pour des sondes optiques
1) Concept de « nez » artificiel :
Le nez artificiel,
ou nez électronique, est un système bio-inspiré conçu pour imiter la
capacité olfactive du nez humain ou animal, c’est-à-dire sa faculté à
détecter, identifier et parfois quantifier des odeurs.
Son objectif est de
reproduire artificiellement la perception olfactive en utilisant
des capteurs chimiques et des algorithmes intelligents.
·
Le
nez biologique utilise des milliers de récepteurs olfactifs spécialisés qui
envoient au cerveau les signaux qu’ils ont générés au contact des molécules
odorantes. Le cerveau traite l’ensemble des signaux reçus et cela conduit à la
perception consciente de l’odeur.
·
Le
nez artificiel utilise un ensemble de capteurs chacun sensible à plusieurs
molécules odorantes. Au contact de celles-ci, des réactions chimiques se
produisent, générant des signaux électriques, reçus et analysés par un système
d’intelligence artificielle.
·
Capture de l’air :
Un flux d’air contenant des composés organiques volatils (COV) est dirigé vers
le capteur.
·
Interaction chimique :
Les molécules odorantes interagissent avec un ensemble de capteurs.
·
Génération d’un signal :
Ces interactions modifient les propriétés des capteurs (résistance,
fréquence, masse…) ; ces modifications, combinées, produisent un signal global
complexe propre à chaque odeur ; ce signal constitue l’empreinte de
l’odeur.
·
Traitement du signal :
Un logiciel (IA, apprentissage automatique) compare cette empreinte à une base
de données d’odeurs connues.
·
Identification ou classification : Le système
identifie l’odeur mais il peut également l’attribuer à une famille chimique,
donner sa concentration ou évaluer l’état de la substance d’où émanent les
odeurs analysées. (frais/périmé, sain/malade, etc.).
3)
Différents types de capteurs :
Il existe aujourd’hui
encore peu de capteurs chimiques commerciaux, mais quelques-uns sont d’ores et
déjà à l’état de prototypes reposant sur divers systèmes de transduction. Il
est possible de les regrouper en quatre grandes classes : les capteurs résistifs,
les capteurs optiques, les capteurs acoustiques et les capteurs MOS
(semi-conducteurs métalliques).
3-1) Polymères conducteurs (capteurs
résistifs)
Les polymères conducteurs
sont des matériaux moléculaires susceptibles d'être incorporés dans des
circuits intégrés, des fibres optiques ou encore des capteurs. Ces molécules
sont capables de remplir les fonctions de résistances, de diodes, de
transistors, d'interrupteurs….
Les capteurs qui sont
utilisés dans les nez artificiels sont principalement à base de :
|
PEDOT (Poly(3,4-éthylènedioxythiophène))
|
Le PEDOT est un polymère conducteur largement utilisé en
raison de sa stabilité et de ses propriétés électriques. Il est souvent
utilisé en combinaison avec d'autres matériaux pour améliorer la sensibilité. Avantages du PEDOT :
·
Sensible à un
large éventail de COV |
Mécanisme de détection : a) Interaction moléculaire
b) Modification de la conductivité
c) Lecture du signal
|
|
PEDOT:PSS Polyéthylène dioxythiophène-polystyrène
sulfonate.
|
Principe : Cette forme de PEDOT est dopée avec du PSS
(polystyrène sulfonate), ce qui lui permet d'être plus soluble dans l'eau et
de maintenir sa conductivité à température ambiante. Avantage : Bonne stabilité et très flexible, utilisé pour
des capteurs à faible coût et haute sensibilité. |
Mécanisme de détection Il fonctionne exactement sur le même mécanisme de
détection que le PEDOT. Il est souvent préféré au PEDOT car il possède ·
Une excellente
stabilité environnementale ·
Une meilleure
répétabilité des signaux ·
Il est compatible
avec les techniques de dépôt à bas coût (spin-coating,
injection jet d’encre). |
|
PANi (Polyaniline)
Utilisé comme monomère, la molécule d'aniline conduit à
la formation d'un polymère conjugué : la polyaniline
ou PANi de structure générale
- Pour a = 1, le PANi est sous
sa forme la plus réduite appelée leucoéméraldine
base, notée LB . - Pour a = 0, le PANi est
sous sa forme la plus oxydée appelée pernigraniline
base, notée PB. - Pour a = 0,5, le PANi est
sous une forme appelée éméraldine base, notée EB. Sous chacune des trois formes LB,PB,EB,
la polyaniline est un isolant électrique. Ce qui en
fait son intérêt, c'est qu'il peut être rendu conducteur par dopage. La forme dopée et conductrice du PANi
est obtenue par traitement de la forme EB (éméraldine base) par un acide
fort, comme l'acide chlorhydrique, qui conduit à une protonation des sites
imine suivi d'un réarrangement interne de la chaîne polymère pour une
meilleure répartition des charges. Cette nouvelle forme du polyaniline, représentée ci-dessous est la seule
conductrice. Elle est de couleur verte ; elle est appelée éméraldine
sel, notée ES, c'est un réseau polaronique.
|
La polyaniline sous sa forme éméraldine
sel (notée ES) est un polymère conducteur. Elle est sensible
aux changements de l'environnement chimique, tels que les gaz ou les
molécules odorantes. Avantages ·
Haute sensibilité
à de nombreux gaz (NH3, NO2, alcools, solvants). ·
Facile à
synthétiser chimiquement ou électrochimiquement. ·
Fonctionne à
température ambiante. |
Mécanisme de détection Les molécules odorantes (souvent
des amines, alcools, cétones, etc.) interagissent avec le film
de PANI-ES. Ces interactions peuvent être : ·
Acido-basiques (désorption
ou adsorption de protons), ·
Redox (réduction
ou oxydation de la chaîne polymère), ·
Dipôle-dipôle ou Van
der Waals. Effet sur la conductivité Ces interactions modifient
le degré de dopage de la polyaniline : ·
Certaines
molécules retirent des protons (dé-dopage) → baisse de
conductivité. ·
D'autres ajoutent
des charges ou modifient la mobilité → changement de conductivité. Résultat : variation mesurable de la résistance
électrique. |
|
PPy (Polypyrrole) Le développement de la formule du polypyrrole
peut s'écrire de deux façons
|
Le polypyrrole est un polymère
conducteur, quand il est dopé avec des anions (par exemple Cl-, tosylate …), utilisé dans des capteurs de gaz. Il peut
être dopé avec différentes molécules pour ajuster ses propriétés
conductrices. Sensible à une large gamme de gaz, y compris les gaz
toxiques et les molécules odorantes. |
Mécanisme de détection Les composés organiques volatils (COV) présents
dans les odeurs entrent en contact avec le film de PPy. Cela se fait généralement par adsorption à la
surface ou diffusion dans la matrice polymère. Les interactions possibles : Physiques : Van
der Waals, forces dipolaires. Chimiques :
réactions redox faibles, interactions acido-basiques. Modification du dopage ou de la structure électronique
|
|
P3HT (poly(3-hexylthiophène)
|
* Semi-conducteur
organique : Il conduit l’électricité
après dopage ou excitation. * Polymère conjugué : Possède une alternance
de liaisons simples et doubles → facilite le transport des charges. * Bonne solubilité (grâce à la chaîne hexyle) : permet un traitement en solution (ex. : spin-coating). * Absorption dans le visible : utile pour les
applications optoélectroniques. |
Mécanisme de détection Lorsqu’il est utilisé dans des capteurs de nez
artificiels, c’est sa propriété de semi-conducteur qui intervient. Le capteur
est un capteur résistif. Lorsqu’il est exposé à certaines molécules
volatiles (COV, gaz, odeurs), son niveau de conductivité
électrique change.
|
Les composés
organiques volatils (COV) détectés
par les capteurs résistifs :
- Éthanol
- Méthanol
- Acétone
- Toluène
- Formaldéhyde
- Benzène
- Ammoniac
- Vapeurs de solvants organiques (comme l’hexane, le xylène)
3-2) Capteurs optiques
Voici quelques polymères
utilisés comme matériaux optiques dans les nez artificiels, où la
détection repose sur des changements de fluorescence, d’absorption ou de
couleur lorsqu'ils interagissent avec des composés organiques
volatils (COV) ou des gaz.
|
Polyfluorènes (ex. :
poly[9,9-dioctylfluorène]) ou PFO,F8 Ce sont des polymères dont la
fluorescence est dans le bleu et qui sont très utilisés comme matériaux
électroluminescents. On les désigne aussi par PF8 ou si n
est petit : - n=3 par 3F8 - n=5 par 5F8 Polymère à haut rendement
photoluminescent. Remarque : Le fluorène
correspond à la molécule suivante : |
Les polyfluorènes
sont des polymères qui, lorsqu’ils sont excités par une lumière UV/bleue,
donnent une fluorescence intense (généralement dans le bleu). La présence d'un analyte (substance
que l’on cherche à détecter, identifier ou mesurer dans un échantillon),
peut modifier cette fluorescence via divers mécanismes. Avantage : Bonne stabilité thermique et optique, utilisés
parfois pour des capteurs combinant détection de gaz et émission lumineuse. |
Mécanismes de détection Mécanismes possibles selon l’analyte
: 1) Quenching
(extinction de fluorescence)
2) Shifting
(décalage spectral)
3) Aggregation-Induced
Effects (effets d'agrégation)
4) Conformation/Planarisation Certains analytes peuvent modifier
la planarité de la chaîne conjuguée, ce qui
affecte l’efficacité de la délocalisation électronique →
modification de la fluorescence. |
|
PPV (Poly(p-phénylène vinylène))
Propriétés du PPV :
Solubilité contrôlée par la
fonctionnalisation. |
Le PPV est utilisé
comme matériau sensible dans la couche active du capteur. Il change ses propriétés
optiques (absorbance, fluorescence) en présence de composés
organiques volatils (COVs). Avantages du PPV : Réponse rapide. Sensibilité élevée. Facilité de traitement en couches
minces (spin coating, dépôt en solution). Possibilité de fonctionnalisation
pour sélectionner certains gaz. |
Mécanisme de détection 1) Principe général
2) Étapes du mécanisme optique a)
Excitation
lumineuse du polymère (ex : laser ou LED UV). b)
En
présence de COVs, les molécules interagissent
avec les chaînes du PPV :
c)
Spécificité Chaque COV produit
un "empreinte" optique différente. Un réseau de capteurs à base de PPV
et d'autres polymères donne une signature multi-dimensionnelle pour
l'identification. |
|
PDA (polydiacétylènes)
Les polydiacétylènes sont
des polymères notamment sensibles aux odeurs. |
Avantages des PDA : Ils peuvent
être fonctionnalisés avec des groupements chimiques (acides aminés,
lipides, têtes polaires...) pour reconnaître sélectivement des composés
odorants. |
Mécanisme de détection L’interaction des PDA avec des
molécules odorantes conduit à une perturbation de la structure du
polymère : ·
Il
peut y avoir une modification l’ordre supramoléculaire du PDA, induisant
un réarrangement de la chaîne conjuguée. ·
Il
peut y avoir un changement de conformation du polymère ; la structure passe de planarité rigide à chaîne déformée. Cela se traduit : o Soit par un changement de couleur
(chromisme du bleu au rouge) . o Soit par une augmentation de la
fluorescence. |
|
PBI
(Polybenzimidazole)
Le polybenzimidazole
(PBI) est un polymère de haute performance, connu pour :
Grâce à ces caractéristiques, il est
utilisé dans les environnements extrêmes (aéronautique, nucléaire), mais
aussi dans des applications émergentes comme les capteurs chimiques,
notamment les nez artificiels. |
Avantages du PBI - On peut modifier le PBI pour y
fixer des groupes fonctionnels spécifiques (amines, acides, etc.) qui
réagissent avec des composés volatils cibles. Le PBI peut être utilisé sous forme
de membrane dense, ou de couche mince en surface d’un capteur, jouant un rôle
de « couche d’interaction chimique ». - Stabilité dans le temps, même en
présence d’humidité ou d e solvants agressifs. |
Bien que le PBI soit d'abord connu pour sa robustesse thermique et
chimique, il possède également des propriétés intéressantes pour l’optique : - Transparence : certains dérivés de PBI peuvent être
synthétisés avec une bonne transparence dans l’UV-Visible, ce qui est
favorable à la spectroscopie optique. - Fonctionnalisation : le PBI peut être modifié chimiquement
pour introduire des groupes fluorescents, chromophores ou des centres de
coordination qui réagissent à des composés spécifiques. - Matériau matriciel
stable : il peut servir de matrice hôte pour des sondes optiques
(colorants, nanoparticules métalliques, fluorophores) intégrées dans un film
mince (voir annexe 1). |
Les composés organiques volatils (COV) détectés par les capteurs
optiques :
·
Formaldéhyde (par fluorescence
ou spectroscopie UV)
·
Toluène
·
Benzène
·
Xylène
·
Acétone
·
Éthanol/méthanol
·
COV aromatiques (souvent via
spectroscopie)
·
Composés soufrés (ex. : mercaptans)
3-3) Les capteurs
acoustiques :
Les capteurs acoustiques reposent sur la détection de
variations de propriétés mécaniques (masse, viscosité, élasticité) induites par
l’adsorption de molécules sur une surface sensible.
Remarque : On les appelle « capteurs acoustiques » car ils utilisent
des ondes mécaniques de vibration pour détecter la présence de molécules. Ces
ondes ne sont pas sonores au sens habituel (audibles par l’oreille humaine),
mais elles relèvent du domaine de l’acoustique au sens physique :
propagation de vibrations à travers un milieu.
3-3-1)
Les principaux types de capteurs acoustiques
·
SAW : Onde acoustique de surface
(Surface Acoustic Wave)
·
QCM : Microbalance à cristal de quartz (Quartz
Crystal Microbalance)
·
FBAR : Résonateur acoustique en volume
(Film Bulk Acoustic Resonator)
3-3-2) Principe de
fonctionnement de ces capteurs
o
SAW :
Ce capteur détecte les gaz en mesurant les variations de la
vitesse des ondes acoustiques de surface sur un substrat piézoélectrique,
causées par l’adsorption de molécules.
Le cœur du capteur SAW
est un matériau piézoélectrique (souvent du quartz ou du niobate
de lithium). Ce matériau à la propriété de générer des ondes mécaniques de
surface lorsqu’il est soumis à une excitation électrique (c’est le phénomène de
piézoélectricité). Des électrodes sont déposées sur ce substrat. Lorsqu’une
tension alternative est appliquée sur ces électrodes, des ondes acoustiques
(vibrations mécaniques) prennent naissance et se propagent à la surface du
substrat. Celui-ci est recouvert d’un revêtement sensible (souvent un polymère)
capable de capter et de fixer des molécules ciblées (COV ou gaz) ;
l’adsorption de molécules modifie les propriétés physiques à la surface du
substrat. Ces changements affectent la vitesse et/ou l’amplitude des ondes
acoustiques. L’ensemble de ces variations au niveau de plusieurs capteurs
permettent de définir l’empreinte de l’odeur dans le cas d’un « nez
artificiel ».
o
QCM :
o
Le capteur QCM (Quartz Crystal
Microbalance) mesure les changements de masse à la surface d’un cristal de
quartz en observant les variations de sa fréquence de résonance lors de
l’adsorption de gaz par un polymère placé à sa surface. Le principe est le même
que celui du capteur SAW ; le cristal de quartz est placé entre deux électrodes ; lorsqu’on
applique une tension alternative, le quartz vibre à une fréquence
bien définie (fréquence de résonance). Le quartz est recouvert d’un revêtement
sensible (souvent un polymère) capable de capter et de fixer des molécules
ciblées (COV ou gaz) ; l’adsorption de molécules modifie la masse du
polymère. L’augmentation de masse sur le
quartz fait diminuer légèrement sa fréquence de résonance. Ce changement
de fréquence est mesuré très précisément (jusqu’à quelques hertz sur des MHz).
Il est proportionnel à la masse adsorbée. Plusieurs capteurs QCM sont
utilisés, chacun avec une couche sensible différente, afin de répondre à
des familles variées de molécules (comme un réseau olfactif).
o
FBAR :
Lorsque des molécules odorantes se fixent sur une couche sensible, cela modifie
la masse et donc la fréquence de résonance d’un cristal de quartz ; la
variation est mesurable. Le fonctionnement est donc strictement le même que
celui d’un capteur QCM. La différence est que le capteur FBAR fonctionne à des
fréquences plus élevées (des GHz) que celles utilisées dans les capteurs QCM ce
qui lui donne une meilleure sensibilité. Un inconvénient cependant par rapport
au QCM, il est plus sensible aux variations thermiques ; de plus sa
fabrication est un peu plus complexe.
3-3-3) Les
polymères qui équipent ces capteurs :
|
Polymères |
Types de capteur |
|
PDMS ou Diméthicone ou Polydiméthylsiloxane
Les groupements terminaux de la chaîne étant des triméthylsiloxyles :
C'est un polysiloxane structure de base
des silicones (huiles et
caoutchoucs). |
SAW, QCM, FBAR |
|
PEI ou Polyétherimide
C'est le poly(bisphénol
A-co-anhydride phtalique –co- 1,3-phénylènediamine). C'est un polymère
thermoplastique amorphe résistant bien à la chaleur. Sa mise en œuvre en fabrication additive nécessite
de le chauffer à 180°C. |
SAW, QCM |
|
PVP ou Poly(vinylpyrrolidone) ou Povidone
Ce polymère est obtenu par addition de la N-vinylpyrrolidone
|
SAW, QCM |
|
PMMA Polyméthacrylate de méthyle
On obtient le PMMA par polymérisation
radicalaire du méthacrylate de méthyle ou MMA.
On obtient facilement un produit très transparent. Le procédé de polymérisation a été découvert dès
1877 par les chimistes allemands Fittig et Paul.
Un autre chimiste allemand Otto Röhm a breveté en 1993 la marque Plexiglas. |
FBAR, QCM |
|
PEMA ou Polyméthacrylate d’éthyle
Polymère hydrophobe aux propriétés voisines de
celles du PMMA. |
SAW |
|
PS ou Polystyrène
Sa polymérisation, à partir du styrène :
Il se prête très bien au moulage ; on en fait de
nombreux objets moulés, généralement blancs (pots de yaourt). Il se prête bien à l’expansion, on obtient le
polystyrène expansé, aux qualités isolantes (thermiques) remarquables
(glacières portatives) et est très utilisé également pour la protection
contre les chocs (emballage d’appareils fragiles). |
QCM |
|
PPy (Polypyrrole) Le développement de la formule du polypyrrole
peut s'écrire de deux façons
Sensible à une large gamme de gaz, y compris les gaz
toxiques et les molécules odorantes. |
QCM |
|
PEO Poly(éthylène oxyde) ou Polyoxyéthylène (POE) ou polyéthylène glycol (PEG)
n petit PEG n grand PEO ou POE Il absorbe ou adsorbe les molécules cibles (ex :
vapeur d’eau, éthanol, acétone, etc.), ce qui entraîne une modification
de sa masse. Le cristal piézoélectrique à la surface duquel il a été placé
voit sa fréquence de résonance diminuer. Cette variation est mesurable. |
QCM |
|
PI ou Polyimides Les polyimides résultent
de la polycondensation d'un dianhydride de tétracide avec une diamine. En prenant l'acide benzène 1,2,4,5- tétracarboxylique
et la 4,4'-oxydianiline
on obtient :
Ces matières plastiques ont la propriété de résister
au frottement et à l’échauffement (400°C) pendant un temps très long. Remarque : La présence d'une fonction éther donne de la
flexibilité, ce qui facilite la mise en œuvre . En pratique, il s’agit de polyétherimides
(PEI). Applications: pièces d’amortisseur de wagons, supports des connexions de circuits
électroniques (échauffement lors de soudures). Le Kapton
est couramment utilisé en impression 3D car il adhère
facilement aux polymères utilisés dans ce domaine. |
FBAR |
|
Nafion ®
Les monomères utilisés pour la synthèse de ce
copolymère sont : |
FBAR |
|
Chitosane
Le chitosane
est très peu répandu dans la nature. Il est obtenu par désacétylation de la
chitine par hydrolyse en milieu basique (solution de soude à 40% environ) à
chaud et pendant plusieurs heures. Malheureusement ce traitement conduit
aussi à des ruptures des liaisons glycosidiques diminuant les longueurs des
chaînes. |
FBAR |
Les composés
organiques volatils (COV) détectés
par les capteurs acoustiques :
- Éthanol, méthanol
- Acétone
- Toluène, xylène, benzène
- Formaldéhyde
- Vapeurs d'hydrocarbures
- Composés chlorés (ex. : trichloréthylène)
3-4) Les
capteurs MOS
Les capteurs MOS sont des
dispositifs utilisés principalement pour détecter des gaz dans l’air. Leur
principe repose sur les propriétés électroniques des oxydes métalliques
semi-conducteurs, tels que le dioxyde d’étain (SnO2), l’oxyde de
zinc (ZnO) ou le dioxyde de titane (TiO2).
Ils sont largement utilisés dans les détecteurs de gaz domestiques, industriels
ou médicaux.
3-4-1) Principe
de fonctionnement :
Un capteur MOS se compose
généralement :
·
D’un substrat chauffant.
·
D’une couche sensible en oxyde métallique (semi-conduteur de type n ou p).
·
Et d’électrodes de mesure.
Le capteur fonctionne en chauffant la couche sensible à une
température élevée (souvent entre 200°C et 400°C. À cette température, des réactions
d’oxydoréduction (rédox) ont lieu à la surface du matériau avec les gaz
environnants.
3-4-2)
Les réactions rédox à haute température
- En présence d’air (oxygène) :
L’oxygène de l’air est adsorbé sur la surface du
semi-conducteur. Il capture des électrons du matériau et forme des espèces
ioniques.
Le résultat est l’appauvrissement en électrons de
la couche de surface → la conductivité diminue.
- En
présence de gaz réducteurs (CO, CH₄, H₂, etc.) :
Ces gaz réagissent avec les ions oxygène adsorbés.
Cette réaction libère des électrons dans le semi-conducteur → la
conductivité augmente.
- Pour
les gaz oxydants (NO₂, O₃, etc.) :
Ils peuvent capter directement des électrons du
matériau, ce qui diminue encore la conductivité.
3-4-3)
Avantages et limites
Avantages :
Bon marché.
Sensibilité élevée.
Réponse rapide.
Inconvénients :
Manque de sélectivité (réagit à plusieurs gaz).
Dépend fortement de la température et de l’humidité.
Nécessite un chauffage constant.
4-1) Médecine et
santé
·
Détection précoce de maladies via
l’haleine (cancers, diabète, infections)
·
Suivi de patients sous anesthésie ou
en réanimation
4-2) Environnement
·
Surveillance de la pollution de
l’air (COV, H₂S, NH₃…) :
·
Détection de fuites de gaz industriels
4-3) Agroalimentaire
- Contrôle qualité
: fraîcheur, fermentation, authenticité
·
Détection de contaminations microbiennes
·
Suivi des arômes pendant la
production
4-4) Sécurité
et défense
·
Détection d’explosifs, de drogues, ou
d’agents chimiques
·
Surveillance en zones sensibles (aéroports,
milieux militaires)
4-5) Domotique /
Industrie
·
Nez artificiel embarqué dans des robots
domestiques
Ø
Sensibilité : ppm à ppb selon la technologie
Ø Spécificité : dépend de l’IA utilisée et de la base de
données des odeurs
Ø
Temps de
réponse : Quelques secondes à quelques minutes
Ø
Taille : Format de poche
à dispositifs industriels
Ø
Reproductibilité : moyenne à bonne
Ø Limite :
Sensibilité à l’humidité, saturation, besoin d'étalonnage
Matériau matriciel stable
Un « matériau matriciel » est un support dans lequel
on peut incorporer d’autres substances actives, un peu comme une éponge qui
contient un liquide.
Lorsqu’on dit que le PBI est une « matrice stable »,
cela signifie :
o
Qu’il est
chimiquement inerte (ne réagit pas avec ce qu’on y incorpore),
o
Qu’il résiste à la chaleur, à
l’humidité et à l’oxydation,
o
Et qu’il conserve ses propriétés
mécaniques et structurales dans le temps.
Matrice
hôte pour des sondes optiques
Une « sonde optique » est une molécule ou une
nanoparticule qui change de propriété optique (couleur, fluorescence, etc.) en
présence d’une substance spécifique (gaz, composé organique volatil...).
Exemples :
o
Des colorants qui changent de
couleur selon le pH, la polarité ou la présence d’amines ou cétones.
o
Des fluorophores (molécules
fluorescentes) qui s’éteignent ou s’intensifient à cause d’une interaction
chimique.
o
Des nanoparticules métalliques
(comme l’or ou l’argent) qui ont des propriétés plasmoniques
(liées aux vibrations électroniques induites par la lumière sur les métaux)
modifiables par l’environnement chimique.
Le PBI, en tant que polymère
solide, peut accueillir ces sondes dans sa structure, généralement sous forme
de film mince.