Grâce à des nanotubes de carbone, une équipe d'ingénieurs chimistes du MIT (Massachusetts), dirigée par le professeur d'ingénierie chimique Michael Strano, a conçu le détecteur électronique le plus sensible pour détecter les gaz toxiques comme le Sarin, ce gaz neurotoxique qui a été utilisé comme arme chimique, avant d'être considéré comme une arme de destruction massive par les Nations unies. D'autres gaz neurotoxiques comme le gaz moutarde, lui aussi utilisé comme arme chimique pendant la première guerre mondiale, le gaz ammoniac et le gaz VX sont détectables grâce à cette technologie. Le détecteur est économique, requiert peu d'énergie pour fonctionner, et peut être porté dans une poche ou être installé facilement dans des bâtiments. Les applications pour l'environnement et la sécurité sont nombreuses. Les quantités détectables vont jusqu'à 1 femtomole, dans une concentration équivalente à 1 volume pour 1012, rien de comparable avec les autres technologies.
Le Sarin, qui a tué 12 personnes en 1995 dans l'attaque terroriste du métro de Tokyo peut tuer en dix minutes même s'il est dans des proportions très faibles (1 volume pour 1 million), donc une détection très sensible est indispensable pour la sécurité. Le détecteur développé par l'équipe du MIT est largement plus sensible que nécessaire. La puissance nécessaire pour le faire fonctionner est très faible, (3.10-4 W), ce qui veut dire qu'un détecteur peut donc fonctionner presque indéfiniment sur une pile classique.
Le détecteur est constitué d'un réseau de nanotubes de carbone à simple paroi qui servent de transistors à effet de champ, alignés entre des microélectrodes. Le canal est formé par un ou plusieurs nanotubes (réseau 2D de nanotubes). Lorsqu'une molécule entre en contact avec un nanotube, sa conductivité électrique est modifiée. Chaque gaz affecte la conductivité différemment, ce qui permet de les identifier séparément. D'autres capteurs fonctionnant sur ce modèle souffrent d'un manque de sélectivité, qui limite leur capacité à identifier une molécule spécifique dans un mélange. Par exemple, il leur est difficile de reconnaître une molécule de gaz dans un mélange gazeux. Le problème est accentué si la composition du mélange varie dans le temps. Cela peut être le cas par exemple en milieu urbain, dans un métro par exemple. Le changement de temps peut par exemple induire plus ou moins d'humidité et modifier ainsi la composition de l'atmosphère. Si l'on dispose dans un tel milieu urbain d'un détecteur d'un gaz dangereux tel que du sarin, la détection de ce gaz ne doit pas être perturbée par des évolutions normales des différentes conditions atmosphériques, dues à des modifications d'ordre météorologique, ou dues à des interventions humaines : nettoyage, diffuseur de parfum d'ambiance. Ce problème est dû à l'accrochage des molécules protéiniques aux nanotubes en raison de leur caractère hydrophobe, indépendamment de leur origine et qui entraîne un changement irréversible de la réponse du biocapteur. Pour résoudre ce problème, l'équipe de chercheurs a recouvert les nanotubes de molécules de type amine, qui permet aux molécules de gaz de se détacher des nanotubes au bout de quelques milisecondes. Plusieurs types de molécules peuvent donc être détectées sans affecter le fonctionnement du détecteur. De plus, grâce à un réseau de capteurs réversibles, un gaz peut être suivi à la trace lorsqu'il est répandu dans un grand volume.
L'étude a été soutenue par le Department of Homeland Security, en contrat avec la Federal Aviation Administration et l'institute of Soldier Nanotechnology.
