Un nuovo sensore identifica i gas in modo più preciso con un sistema di "autovelox"
La piattaforma modulare consente un'ampia gamma di applicazioni: dal rilevamento precoce di diabete e perdite nell'industria chimica al monitoraggio della freschezza di frutta e verdura
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Dall'analisi del respiro al rilevamento di esplosivi: queste applicazioni richiedono "nasi" elettronici affidabili. Purtroppo, la tecnologia attuale spesso non è all'altezza. Per questo motivo i ricercatori della KU Leuven hanno sviluppato una piattaforma di sensori flessibile che non solo rileva i gas, ma registra anche la loro velocità, come un autovelox. La tecnologia, pubblicata su Nature Communications e successivamente brevettata, misura la velocità con cui le molecole si muovono attraverso uno speciale nanomateriale. Questo apre le porte a un'ampia gamma di applicazioni.
I sensori chimici tradizionali di solito misurano la quantità di una sostanza specifica che aderisce a una superficie. Ma l'aria contiene centinaia di composti organici volatili (VOC), spesso in basse concentrazioni e tutti mescolati tra loro. Per rendere le cose ancora più complesse, il vapore acqueo è spesso mille volte più abbondante delle sostanze bersaglio, rendendo difficile per molti sensori effettuare misurazioni accurate. Il risultato: scarsa affidabilità e precisione.
La nuova piattaforma di sensori della KU Leuven utilizza quadri metallo-organici (MOF): materiali con una rete di nanopori esattamente della stessa dimensione. Questi agiscono come autovelox molecolari. Quando le molecole di gas si muovono attraverso i pori a una temperatura leggermente elevata, lo fanno a velocità diverse e specifiche a seconda della loro struttura. Questa velocità agisce come un'impronta digitale. Misurando la velocità, i ricercatori possono distinguere i diversi gas, anche in condizioni difficili in cui i sensori tradizionali falliscono.
Piattaforma scalabile
Ciò che rende unico l'approccio della KU Leuven è che si tratta di una piattaforma scalabile. Regolando la struttura metallo-organica, possiamo adattare il sensore a gas specifici senza modificare la tecnologia di base", spiega Verstreken. Il sistema rimane compatto, efficiente dal punto di vista energetico e ad alte prestazioni. Anche in ambienti umidi o con miscele di gas complesse e basse concentrazioni, supera i nasi elettronici commerciali".
È stata presentata una domanda di brevetto per la struttura specifica del sensore, poiché esiste un'ampia gamma di applicazioni potenziali per questa tecnologia. Si pensi a un test del respiro per la diagnosi precoce del diabete. Oppure al rilevamento di perdite nell'industria chimica e di difetti nelle batterie agli ioni di litio, al monitoraggio della qualità dell'aria interna o esterna, o al rilevamento della freschezza di frutta e verdura in magazzino. Anche gli esplosivi o le droghe nascoste possono essere rilevati con maggiore rapidità e precisione grazie a questa tecnologia. Grazie al suo design modulare, il sensore può essere adattato a ogni compito: scegliete i MOF giusti e la piattaforma lo farà funzionare.
Questo non è un sensore costruito per un compito specifico, ma una piattaforma modulare", sottolinea Verstreken. Selezionando il MOF giusto o una combinazione di MOF, è possibile adattare il sensore a ciò che si desidera rilevare. Questa flessibilità rende la nostra piattaforma adatta a un'ampia gamma di settori, dalla sanità alla sicurezza".
Riconoscimento
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications. Con questa ricerca, Margot Verstreken ha vinto anche l'edizione belga di Falling Walls, un concorso internazionale di comunicazione scientifica. A novembre rappresenterà il Belgio alla finale mondiale di Berlino, in competizione con giovani ricercatori di oltre cento Paesi.
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.
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