« Il faut toujours être prêt à se laisser surprendre », lance le professeur Thomas Szkopek, spécialiste des matériaux et des dispositifs nanoélectroniques, au Département de génie électrique et informatique de l’Université McGill. Le professeur n’aurait jamais pensé que ses travaux sur les transistors pourraient avoir des applications… en agriculture.

M. Szkopek explique que, par un « heureux hasard », ses recherches ont croisé celles de Viviane Yargeau, directrice du laboratoire sur le contrôle des contaminants émergents. La professeure de génie chimique s’intéresse notamment à ceux reliés à l’agriculture dans les cours d’eau, dont les sources sont « très diffuses » et parfois difficiles à repérer. Ses travaux, explique-t-elle, fournissent « le contexte à la technologie » que l’équipe du professeur Szkopek souhaitait tester.

Les deux scientifiques ont mis en commun leurs efforts pour développer et tester un capteur de nouvelle génération destiné à assurer le suivi de la qualité des eaux. Le professeur Szkopek note que « l’eau est un environnement tellement complexe » qu’il n’existe pas de technologie permettant d’en analyser la qualité en temps réel. Le prélèvement manuel d’échantillons en vue d’une analyse ultérieure en laboratoire demeure, pour l’instant, « l’une des principales façons de mesurer la qualité de l’eau », indique le chercheur.

Une technologie de pointe

Avec son équipe, il a élaboré un capteur « nouveau type » qui permet d’obtenir des résultats aussi précis qu’une analyse en laboratoire, sans avoir à effectuer de prélèvements sur le terrain et de les retransmettre en temps réel par une connexion Internet sans fil. Sa technologie : celle du transistor à effet de champ sensible aux ions (ou ISFET pour Ion Sensitive Field Effect Transistor), qui est déjà couramment utilisée pour analyser le pH de l’eau.

Le laboratoire de Thomas Szkopek a cependant ajouté une innovation technique à l’ISFET en remplaçant le silicium contenu dans le transistor par du graphène. Celui-ci est un matériau conducteur extrêmement fin qui augmente la sensibilité et la sélectivité du capteur, qui peut ainsi détecter la présence d’infimes particules ionisées dans l’eau, comme l’ammonium contenu dans la plupart des engrais azotés utilisés en agriculture. « Pour l’instant, nos expériences sont confinées à un environnement contrôlé », note le chercheur, qui dit espérer pouvoir déployer, dès le printemps 2020, ses premiers capteurs aux abords de la rivière Yamaska pour des tests de terrain.

Simon Van Vliet, Agence Science-Presse