Novo sensor identifica gases com maior precisão com um sistema de "câmara de velocidade
A plataforma modular permite uma vasta gama de aplicações: desde a deteção precoce de diabetes e fugas na indústria química até à monitorização da frescura de frutas e legumes
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Da análise da respiração à deteção de explosivos: estas aplicações requerem "narizes" electrónicos fiáveis. Infelizmente, a tecnologia atual é muitas vezes insuficiente. É por isso que os investigadores da KU Leuven desenvolveram uma plataforma de sensores flexíveis que não só detecta gases, como também regista a sua velocidade - como um radar de velocidade. A tecnologia, publicada na revista Nature Communications e entretanto patenteada, mede a rapidez com que as moléculas se movem através de um nanomaterial especial. Isto abre a porta a uma vasta gama de aplicações.
Os sensores químicos tradicionais medem normalmente a quantidade de uma substância específica que adere a uma superfície. Mas o ar contém centenas de compostos orgânicos voláteis (COV), muitas vezes em baixas concentrações e todos misturados. Para tornar as coisas ainda mais complexas, o vapor de água é frequentemente mil vezes mais abundante do que as substâncias-alvo, o que torna difícil para muitos sensores efetuar medições precisas. O resultado: pouca fiabilidade e precisão.
A nova plataforma de sensores da KU Leuven utiliza estruturas metal-orgânicas (MOFs): materiais com uma rede de nanoporos exatamente do mesmo tamanho. Estes funcionam como câmaras de velocidade moleculares. Quando as moléculas de gás se deslocam através dos poros a uma temperatura ligeiramente elevada, fazem-no a velocidades diferentes e específicas, consoante a sua estrutura. Essa velocidade actua como uma impressão digital. Ao medir a velocidade, os investigadores podem distinguir entre diferentes gases, mesmo em condições difíceis em que os sensores tradicionais falham.
Plataforma escalável
O que torna a abordagem da KU Leuven única é o facto de se tratar de uma plataforma escalável. Ao ajustar a estrutura metal-orgânica, podemos adaptar o sensor a gases específicos sem alterar a tecnologia subjacente", explica Verstreken. O sistema continua a ser compacto, eficiente em termos energéticos e de elevado desempenho. Mesmo em ambientes húmidos ou com misturas de gases complexas e baixas concentrações, o seu desempenho é superior ao dos narizes electrónicos comerciais".
Foi apresentado um pedido de patente para a estrutura específica do sensor, uma vez que existe uma vasta gama de aplicações potenciais para esta tecnologia. Pense-se num teste de respiração para o diagnóstico precoce da diabetes. Ou na deteção de fugas na indústria química e de falhas nas baterias de iões de lítio, na monitorização da qualidade do ar interior ou exterior ou no controlo da frescura de frutas e legumes armazenados. Mesmo explosivos ou drogas escondidos podem ser detectados com maior rapidez e precisão com esta tecnologia. Graças à sua conceção modular, o sensor pode ser adaptado a cada tarefa: escolha os MOFs corretos e a plataforma fá-lo-á funcionar.
Não se trata de um sensor construído para uma tarefa específica, mas de uma plataforma modular", sublinha Verstreken. Ao selecionar o MOF certo ou a combinação de MOFs, é possível adaptar o sensor ao que se pretende detetar. Esta flexibilidade torna a nossa plataforma adequada para uma vasta gama de sectores, desde os cuidados de saúde à segurança.
Reconhecimento
O estudo foi publicado na revista Nature Communications. Com esta investigação, Margot Verstreken ganhou também a edição belga do Falling Walls, um concurso internacional de comunicação científica. Em novembro, representará a Bélgica na final mundial em Berlim, competindo com jovens investigadores de mais de cem países.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
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