Les plus grands espoirs de notre avenir environnemental se cachent dans les vastes régions inexplorées des océans. Leur ampleur seule constitue une difficulté pour la surveillance par des méthodes classiques basées sur des navires. Une nouvelle technologie développée par le professeur Vincent Sieben de l’Université Dalhousie, soutenu par CMC Microsystèmes, met toutefois le cap sur une approche plus efficace pour sonder les profondeurs marines.

Cette stratégie combine deux innovations : des « profileurs et planeurs » submersibles et robustes, qui peuvent se déplacer de manière autonome pendant des semaines ou même des mois, et des capteurs microfluidiques tout aussi robustes, qui effectuent des analyses chimiques de l’eau ambiante au cours de ces périples. Les explorateurs robotiques sont plus sécuritaires et rentables que les expéditions avec équipage humain, et le logiciel à bord d’un planeur peut recueillir beaucoup plus de données sur la composition biologique et chimique d’emplacements océaniques difficiles à atteindre.

Le professeur Sieben a fait connaissance avec la technologie microfluidique tôt dans sa carrière. Les dispositifs utilisés, appelés systèmes de laboratoire sur puce, exploitent des techniques de gravure de précision développées initialement pour les semiconducteurs. Leur boîtier compact est un capteur très portatif mains libres transporté par un planeur. Cela est en fait l’objectif du plus récent projet de M. Sieben.

Tout au long de sa carrière, le chercheur a appris à concevoir des plateformes microfluidiques pouvant résister aux énormes pressions en eaux profondes.

« Une approche double s’est avérée nécessaire pour repousser les limites des laboratoires sur puce : la première partie consistait à rendre les dispositifs assez résistants pour de tels environnements extrêmes », explique-t-il. « La deuxième partie a été de les fabriquer à plus grande échelle, de permettre à l’équipe de production de fabriquer des centaines ou des milliers de systèmes de laboratoire sur puce afin d’aider les océanographes à obtenir les données dont ils ont besoin. »

Les entreprises qui s’occupent de la maintenance d’installations éoliennes océaniques, d’installations de forage ou de pisciculture, par exemple, veulent évaluer l’incidence de leurs activités sur l’environnement local. L’équipe de Sieben développe des puces microfluidiques pour effectuer l’échantillonnage d’ADN dans l’eau et fournir des données sur les effets de ces activités.

« Il s’agit essentiellement de disposer de robots qui effectuent une analyse génétique sur l’eau, sous l’eau, et de mener une partie du traitement sur le robot », ajoute M. Sieben, qui souligne la caractéristique cruciale qui permet ce type de collecte de données. « Ça prend un contrôle sophistiqué des fluides. »

Ce degré de maîtrise peut être atteint au moyen de techniques avancées de microfabrication : c’est là que CMC soutient les travaux du professeur Sieben. Le réseau de fabrication de CMC permet de raffiner et de mettre à l’essai des conceptions de circuits intégrés bien avant qu’elles se retrouvent dans l’eau.

« Sans CMC, ce que nous pourrions accomplir serait limité. »

La mise à l’essai de l’équipement est essentielle, car il y a très peu d’occasions d’utiliser cette technologie.

Des simulations élaborées s’avèrent alors une option attrayante. M. Sieben souligne le rôle important de CMC pour donner à son équipe les meilleurs outils nécessaires.

« Le rôle de CMC a été crucial, particulièrement dans le contexte de la Covid », explique-t-il, en notant que les plateformes fournies par CMC ont permis à toute son équipe de travailler à distance, tout en demeurant très productive.

Les circuits intégrés produits permettront d’assembler de l’information numérique alors que le dispositif mène son analyse biochimique, et la conception elle-même rendra possible la production d’un nombre important de dispositifs à un coût raisonnable.

M. Sieben applaudit également la capacité de CMC de fabriquer du matériel pour des membres du réseau comme lui, ce qui se serait avéré beaucoup plus difficile sinon à partir d’Halifax. Il garde de bons souvenirs de son passage à l’Institut national de nanotechnologie à Edmonton, qui lui a donné un accès local à des capacités de fabrication exceptionnelles.

« Je connais le genre de travaux qu’il est possible de faire avec ces outils », dit-il. « Dans le Canada atlantique, sans accès à une salle blanche complète, et sans CMC, ce que nous pourrions accomplir serait limité. »

Par-dessus tout, conclut M. Sieben, CMC lui donne l’occasion d’appliquer son expérience à la fois universitaire et industrielle d’une manière pour atteindre un objectif plus noble. Le professeur Sieben a établi un partenariat avec Dartmouth Ocean Technologies inc. (DOT), qui propose différentes plateformes de capteurs à utiliser dans les océans de la planète.  

« Je peux tirer parti de ces connaissances, au moyen des ressources limitées disponibles au Canada, afin d’offrir quelque chose qui a une incidence mondiale. »

octobre 2022