Il semplice sensore che cambia colore identifica rapidamente i gas velenosi
Una serie di sensori durevoli, basati su carta, consente misurazioni rapide e accurate in pochi minuti
Non tutti i gas velenosi hanno un odore o un colore. Ma una minuscola griglia di quadrati color pastello e caramella che "fiuta" efficacemente le sostanze chimiche pericolose presenti nell'aria, come la clorosarina - un agente nervino altamente tossico - potrebbe aiutare a rilevarle. I ricercatori riferiscono in ACS Sensors che i motivi colorati della loro matrice di sensori su carta, economica e resistente, cambiano in presenza di gas velenosi, consentendo misurazioni rapide e accurate in pochi minuti.
I piccoli quadrati di questo patchwork colorato contengono nanoparticelle di silice che cambiano colore in presenza di gas tossici.
Adapted from ACS Sensors 2025, DOI: 10.1021/acssensors.5c01026
I nasi elettronici, o e-noses, sono dispositivi che rilevano i vapori chimici nocivi. Ma i loro componenti elettronici possono essere costosi e non sono pratici per gli ambienti umidi. I nasi optoelettronici possono risolvere queste limitazioni sostituendo i componenti elettronici con molecole di colorante che cambiano colore quando reagiscono con determinate sostanze chimiche. Vijay Tak e i suoi colleghi hanno creato e testato un nuovo progetto di naso optoelettronico: una serie di sensori che rilevano e misurano gas mortali. Ogni sensore all'interno dell'array è un minuscolo quadrato di carta contenente microscopiche particelle di silice rivestite di coloranti che cambiano colore e intensità dopo aver interagito con molecole o ioni specifici.
Come prova di concetto, Tak e il team di ricerca hanno creato i sensori immergendo le microparticelle di silice in 36 diverse soluzioni di coloranti che cambiano colore. Dopo averle fatte asciugare all'aria, hanno creato un array 12x3 di sensori che cambiano colore collocando le particelle essiccate in una piastra per micropozzetti, posandovi sopra un pezzo di carta adesiva e capovolgendo poi la piastra in modo che le particelle di silice contenenti il colorante fossero impresse sulla carta. Per fornire un supporto strutturale all'array, una sottile lastra di metallo viene incollata sul lato inferiore appiccicoso della carta.
Per testare la precisione della matrice, i ricercatori l'hanno esposta a 12 gas velenosi a due concentrazioni ciascuno. Il team ha confrontato le foto del colore e dell'intensità dei quadrati prima e dopo cinque minuti di esposizione al gas. In questo modo si è ottenuto un modello che è stato possibile utilizzare per identificare il tipo e la concentrazione di gas presente. In esperimenti ripetuti, i sensori che cambiano colore hanno raggiunto un'accuratezza del 99% nell'identificare il tipo di minaccia chimica e del 96% nel misurare la concentrazione nei campioni di gas. Inoltre, un'altra dimostrazione ha confermato che la precisione dell'array non è stata influenzata dall'umidità.
Con un costo di fabbricazione stimato in 20 centesimi di dollari per array, i ricercatori affermano che i loro progetti potrebbero offrire un approccio economico e personalizzabile per il monitoraggio ambientale in condizioni reali. In seguito, hanno in programma di sviluppare un prototipo di naso optoelettronico portatile per testare la presenza di sostanze chimiche pericolose all'aperto.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Rohit Shrivas, Hemant Nagpal, Sunil Agarwal, Ajeet Kumar, Raghavender Goud, Sushil Kumar Gupta, Vijay Tak; "Simple and Cost-Effective Fabrication of Embossed Colorimetric Sensor Array for an Optoelectronic Nose via Integration of a Self-Adhesive Paper and Mesoporous Colorimetric Silica Microparticles"; ACS Sensors, 2025-7-21
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