Sensor de gas portátil para el control ambiental y de la salud

Se desarrolló un sensor de gas portátil que es una mejora de los sensores portátiles existentes porque utiliza un mecanismo de autocalentamiento que mejora la sensibilidad. Permite una rápida recuperación y reutilización del dispositivo. Otros dispositivos de este tipo requieren un calentador externo. Además, otros sensores portátiles requieren un proceso de litografía costoso y lento en condiciones de sala limpia.

El trabajo anterior involucró el uso de nanomateriales para la detección porque su gran relación superficie-volumen los hace altamente sensibles; sin embargo, el nanomaterial no es algo que pueda recibir una señal, lo que requiere la necesidad de electrodos interdigitalizados, que son como los dedos de una mano.

Los investigadores utilizaron un láser para modelar una sola línea altamente porosa de nanomaterial similar al grafeno para sensores que detectan gas, biomoléculas y, en el futuro, productos químicos. En la parte sin detección de la plataforma del dispositivo, el equipo creó una serie de líneas serpenteantes recubiertas de plata. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la plata, la región de detección de gas se calienta localmente debido a una resistencia eléctrica significativamente mayor, lo que elimina la necesidad de un calentador separado.

Las líneas serpenteantes permiten que el dispositivo se estire, como resortes, para ajustarse a la flexión del cuerpo de los sensores portátiles.

Los nanomateriales utilizados en este trabajo son óxido de grafeno reducido y disulfuro de molibdeno o una combinación de ambos, o un compuesto de óxido de metal que consta de un núcleo de óxido de zinc y una cubierta de óxido de cobre, que representan las dos clases de materiales de sensores de gas ampliamente utilizados:Nanomateriales de baja dimensión y óxidos metálicos. Usando un CO ² láser, se pueden hacer múltiples sensores en la plataforma. El plan es tener decenas a cien sensores, cada uno selectivo para una molécula diferente como una nariz electrónica, para decodificar múltiples componentes en una mezcla compleja.

Las aplicaciones incluyen un sensor portátil para detectar agentes químicos y biológicos que podrían dañar los nervios o los pulmones, y el control de la salud del paciente, incluida la detección de biomarcadores gaseosos del cuerpo humano y la detección ambiental de contaminantes que pueden afectar los pulmones.

El sensor puede detectar dióxido de nitrógeno, que es producido por las emisiones de los vehículos, y dióxido de azufre, que, junto con el dióxido de nitrógeno, provoca la lluvia ácida. Estos gases pueden ser un problema en la seguridad industrial.

El siguiente paso de los investigadores es crear matrices de alta densidad, mejorar la señal y hacer que los sensores sean más selectivos. Esto puede implicar el uso de aprendizaje automático para identificar las distintas señales de moléculas individuales en la plataforma.