Este nuevo avance tecnológico podría tener innumerables aplicaciones en la higiene industrial y reducir los tiempos de evaluación de la exposición a contaminantes químicos.
Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han desarrollado un dispositivo que puede identificar una amplia gama de gases y productos químicos en el aire al instante.
El nuevo dispositivo prototipo es portátil y adecuado para el despliegue rápido por parte de las agencias para identificar peligros en el aire, como el de pequeñas moléculas de gas como el dióxido de azufre. También puede identificar moléculas compuestas más grandes como el benceno, que se sabe que son perjudiciales para la salud humana.
Puede proporcionar monitoreo en tiempo real de la calidad del aire, como durante los brotes de neblina, y ayudar en la detección de fugas de gas y contaminación del aire industrial.
Desarrollado por un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Ling Xing Yi en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, la nueva tecnología se informó el mes pasado en la revista científica ACS Nano .
Los métodos actuales para identificar gases en el aire utilizan una técnica de laboratorio llamada Cromatografía de gases – Espectrometría de masas (GC-MS), que es confiable pero requiere una tediosa recolección de muestras y toma entre unas pocas horas y unos pocos días para obtener resultados de las muestras de aire.
Los escenarios de emergencia requieren un análisis rápido y continuo de la posible contaminación del aire, como después de un desastre natural, derrame químico o vertido ilegal de desechos tóxicos, para que los servicios de emergencia puedan tomar las medidas adecuadas.
Cómo funciona el nuevo dispositivo
El nuevo dispositivo utiliza un pequeño parche hecho de un nanomaterial especial poroso y metálico para atrapar primero las moléculas de gas. Cuando se ilumina un láser desde unos pocos metros de distancia, la luz interactúa con las moléculas de gas, lo que hace que se emita luz de menor energía. Cuando se analiza, proporciona una lectura espectroscópica en el formato de un gráfico.
La lectura espectroscópica actúa como una «huella digital química» correspondiente a varios químicos presentes en el parche. Todo el proceso tarda unos 10 segundos en completarse.
Estas huellas digitales químicas de la muestra se referencian contra una biblioteca digital de huellas digitales para determinar rápidamente qué sustancias químicas se han detectado.
Conocida como espectroscopía Raman, esta es una técnica establecida desde hace mucho tiempo para identificar sustancias químicas. Por lo general, se ha utilizado solo en muestras sólidas y líquidas, ya que los productos químicos gaseosos están demasiado diluidos para que el láser y el detector puedan recogerlos.
Para superar esta limitación, Assoc Prof Ling y su estudiante de doctorado, el Sr. Phan Quang Gia Chuong, desarrollaron una nanoestructura especial hecha de un material sintético altamente poroso conocido como un marco metal-orgánico, que absorbe y atrapa activamente las moléculas del aire en una ‘jaula’. .
Esta nanoestructura también contiene nanopartículas metálicas, que aumentan la intensidad de la luz que rodea las moléculas. El resultado es una mejora de un millón de veces en las señales de espectroscopía Raman, que permite la identificación de las moléculas atrapadas.
Resultado ultra sensible y preciso
En experimentos, el equipo demostró que el dispositivo puede identificar moléculas en el aire como los hidrocarburos poliaromáticos, incluidos el naftaleno y los derivados del benceno, una familia de contaminantes atmosféricos industriales incoloros que se sabe que son altamente cancerígenos.
Puede detectar estos hidrocarburos a concentraciones de partes por mil millones (ppb) en la atmósfera, así como realizar un monitoreo continuo de la concentración de los diferentes tipos de gases como el dióxido de carbono en la atmósfera, lo que podría ser una aplicación útil en muchos entornos industriales
El láser utilizado en el dispositivo tiene una intensidad energética de 50 milivatios, más de siete veces más débil que en otras aplicaciones. Esto hace que el sistema sea más seguro de operar y más eficiente energéticamente.
Fuente y más información: https://media.ntu.edu.sg
