Une start-up met un capteur quantique sur le marché
SpinMagIC reçoit un financement EXIST pour le transfert de recherche
Qu'il s'agisse de bière, de grains de café, de yaourt ou d'huile de graissage : un appareil qui tient facilement sur une main peut mesurer la durée de conservation des substances. L'idée : amener cette technologie dans l'industrie alimentaire. En tant que spin-off, l'entreprise issue de l'université de Stuttgart reçoit des fonds de l'aide au transfert de recherche EXIST du ministère fédéral de l'Économie et de la Protection du climat (BMWK).
Le physicien Belal Alnajjar (à gauche) et l'ingénieur électricien Anh Chu de la start-up SpinMagIC travaillent dans les laboratoires de l'université de Stuttgart.
Kathleen Spilok
"Le capteur quantique est déjà à portée de main. Nous devons maintenant le mettre sur le marché avec une bonne puissance", explique le professeur Jens Anders. C'est précisément ce à quoi travaillent quatre jeunes hommes. Avec leur spin-off SpinMagIC, ils souhaitent simplifier au maximum les mesures de durabilité à l'aide d'un capteur quantique. Deux d'entre eux, Belal Alnajjar et Anh Chu, sont des doctorants d'Anders et bricolent dans les laboratoires de l'université de Stuttgart, à l'Institut für Smarte Sensoren (IIS). Les deux autres - le doctorant en physique Michele Segantini et Jakob Fitschen, chargé de gérer financièrement l'essaimage et de le rendre rentable - travaillent depuis le Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), avec le soutien du professeur Klaus Lips, directeur du département "Spins dans la conversion d'énergie et informatique quantique". Anders et Lips s'y connaissent parfaitement dans la mesure des résonances de spin électronique, ou ESR. Une méthode qui permet de mesurer les molécules particulièrement réactives. Ils ont reçu pour cela le prix HZB 2019 pour le transfert de technologie.
Travail d'équipe à Stuttgart et Berlin pour développer un capteur quantique portable
Le coup d'envoi du financement par le BMWK a été donné le 1er octobre 2024. Les quatre fondateurs ont maintenant deux ans pour faire de leur spin-off un succès. Les doctorants sont soutenus par l'Institut pour l'entrepreneuriat (ENI), l'initiative de transfert de technologie TTI GmbH et le centre de transfert TRACES de l'université de Stuttgart ainsi que par l'initiative régionale "NXTGN" (anciennement Gründermotor). Les trois doctorants de Stuttgart et de Berlin travaillent ensemble depuis plusieurs années sur différents projets et se connaissent très bien. Jakob Fitschen les a rejoints il y a six mois. Le travail d'équipe est essentiel pour le développement du capteur quantique portable très complexe.
SpinMagIC mise sur les capteurs quantiques qui permettent de détecter les molécules réactives, les radicaux libres. Tout matériau possédant des électrons non appariés peut être mesuré quantitativement à l'aide du capteur. Les radicaux libres accélèrent par exemple le vieillissement de la peau. Ils sont également responsables de la décomposition des aliments. L'ESR existe pour mesurer les radicaux libres - "depuis 80 ans déjà", remarque Anders. Jusqu'à présent, leur utilisation était limitée parce que les appareils étaient trop encombrants, pesaient au moins une tonne et coûtaient plusieurs centaines de milliers d'euros. Même les appareils de table disponibles pèsent environ 120 kilos et sont très chers. Un problème de goulot d'étranglement qui remet en question les processus efficaces ou l'utilisation à grande échelle. Tout cela est en train de changer brusquement : la miniaturisation est le mot magique. En effet, tout ce dont les chercheurs ont besoin pour mesurer la durée de conservation est un petit aimant permanent et une micropuce avec un circuit intégré.
Mesure de la durée de conservation des liquides à l'aide de radicaux libres
Comment fonctionne la mesure ? En fait, la micropuce ne mesure pas plus d'un millimètre carré. Elle est composée de circuits à haute fréquence qui excitent les électrons non appariés et enregistrent leur réponse quantique. Pour le processus de mesure, les chercheurs activent une micropompe qui transporte l'échantillon sur la puce ou plongent directement le capteur dans le liquide à mesurer. Un indicateur révèle la quantité de radicaux libres présents dans l'échantillon. "Cette approche de structures imprimées en 3D à partir d'un filament léger permet de réaliser des aimants de résonance performants à moindre coût", souligne le physicien Alnajjar. Avant le processus d'impression, il a effectué de nombreuses simulations afin de rechercher la meilleure option. L'aimant fabriqué par l'imprimante 3D pèse désormais environ 40 grammes. L'intérieur de l'aimant est composé d'anneaux. "Les anneaux sont choisis de manière à ce que le champ magnétique soit très homogène", sait Alnajjar. Le faible poids et la haute qualité sont des facteurs clés pour ces aimants.
Les chercheurs sont fiers du néologisme SpinMagIC - trois éléments de la mesure : Spin pour les électrons qui apportent leur propre moment cinétique, Mag pour aimant qui permet la mesure et IC pour le circuit intégré. La répartition des tâches est claire : "Nous, à Stuttgart, sommes responsables du développement de la technologie centrale", souligne l'électrotechnicien Chu. Il s'agit de l'aimant permanent et du circuit imprimé qui porte un minuscule capteur quantique intégré à la puce. Segantini, physicien à Berlin, s'occupe des applications à partir des premiers exemples, comme la mesure de la durée de conservation des aliments. Il a notamment de bonnes relations avec la production d'huile d'olive. Il est prévu que le produit final soit prêt à être commercialisé dans deux ans et que les premiers clients pilotes soient acquis pour le tester. "Extrêmement petit et extrêmement bon marché avec une très grande précision de mesure", Chu souligne les exigences élevées de l'industrie alimentaire et donc sa motivation.
Utilisation de l'industrie alimentaire à la pollution de l'environnement en passant par la pharmacie
Le procédé peut également être utilisé pour déterminer l'état des accumulateurs. Des processus de catalyse, souvent utilisés dans l'industrie chimique pour la polymérisation de molécules, pourraient également suivre. Des processus issus de l'industrie pharmaceutique sont également envisageables, tout comme la pollution de l'air ou de l'eau. "Pour les deux années à venir, nous avons un budget fixé par le BMWK", explique Chu. Pour cela, le financement de l'essaimage est donc assuré. "Mais ensuite, nous sommes ouverts aux investisseurs en capital-risque ou aux investisseurs privés".
Les pièces n'entrent pas encore dans une smartwatch. Mais les chercheurs ont l'intention, à long terme, de placer les appareils nécessaires à la mesure dans un outil encore plus petit.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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