Sensor de Gas Portátil Autocalefactable Avanzado para Monitorización Precisa de Salud y Medio Ambiente

Se desarrolló un sensor de gas portátil que mejora los sensores portátiles existentes porque usa un mecanismo de autocalefacción que mejora la sensibilidad. Permite una recuperación rápida 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 blanca.

Diseño Innovador con Láser y Nanomateriales

Trabajos previos implicaban usar nanomateriales para detección porque su gran relación superficie-volumen los hace altamente sensibles; sin embargo, el nanomaterial no puede recibir una señal, lo que requiere electrodos interdigitos, que son como los dedos de una mano.

Los investigadores usaron un láser para patternar una línea única altamente porosa de nanomaterial similar al grafeno para sensores que detectan gas, biomoléculas y, en el futuro, químicos. En la parte no sensora 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, eliminando la necesidad de un calentador separado.

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

Materiales y Aplicaciones

Los nanomateriales usados son óxido de grafeno reducido y disulfuro de molibdeno o una combinación de ambos, o un compuesto de óxido metálico consistente en un núcleo de óxido de zinc y una capa de óxido de cobre, representando las dos clases de nanomateriales ampliamente usadas en sensores de gas — nanomateriales de baja dimensionalidad y óxidos metálicos. Usando un láser CO², múltiples sensores pueden fabricarse en la plataforma. El plan es tener decenas a cien sensores, cada uno selectivo a una molécula diferente como una nariz electrónica, para decodificar múltiples componentes en una mezcla compleja.

Aplicaciones incluyen un sensor portátil para detectar agentes químicos y biológicos que podrían dañar nervios o pulmones, y monitorización de salud del paciente incluyendo detección de biomarcadores gaseosos del cuerpo humano y detección ambiental de contaminantes que afectan los pulmones.

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

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