Sensor avanzado de NO₂ basado en carbono mejora monitorización de calidad del aire interior

Científicos han desarrollado un sensor de dióxido de nitrógeno (NO₂) altamente sensible y preciso con aplicaciones potencialmente salvavidas en entornos domésticos, públicos e industriales. La exposición prolongada al NO₂ —un contaminante atmosférico principal que proviene de motores de combustión y procesos industriales— puede causar problemas respiratorios, particularmente graves e incluso mortales para bebés y asmáticos. El sensor de gas podría proporcionar lecturas precisas de niveles de NO₂ en el entorno local en un dispositivo IoT asequible y portátil, que podría sincronizarse con smartphones y aplicaciones.

Superando limitaciones actuales

La monitorización de calidad del aire para prevenir exposición al NO₂ a niveles de partes por billón (ppb) actualmente solo es posible con equipos voluminosos y costosos, por lo que se implementa escasamente. El objetivo era crear un dispositivo suficientemente sensible y preciso para detectar por debajo de 20 ppb de NO₂ en el aire, pero que también funcionara en situaciones reales y fuera lo bastante conveniente y asequible para uso generalizado.

Avance: aerogel de carbono depositado por láser

El avance llegó cuando el equipo desarrolló una capa sensora de NO₂ basada en un aerogel de carbono depositado por láser (LDCA), que mostró una selectividad excepcional hacia el NO₂ frente a otros contaminantes atmosféricos comunes, haciéndolo único entre nanomateriales de carbono. Mediante un proceso láser escalable y económico de un solo paso, la película delgada, porosa y bien adherida de LDCA se deposita sobre electrodos, que luego pueden alojarse en diversas estructuras de dispositivo para monitorización continua del aire. El sensor es tan sensible que detecta cerca de 10 ppb de NO₂ en menos de 15 minutos y, crucialmente, funciona a temperatura ambiente —incluso rindiendo bien en condiciones húmedas, un entorno problemático para muchos otros sensores.

Aprovechando el agua superficial

Como el condensado en un cristal, nanomateriales como el carbono usado aquí casi siempre tienen agua superficial. Normalmente esto es negativo, pues interfiere con la tecnología, pero el equipo logró usar esa capa de agua a su ventaja para disolver selectivamente NO₂ en lugar de otros volátiles presentes en condiciones ambientales.

Aplicaciones potenciales

Las aplicaciones potenciales incluyen: dispositivo de seguridad para monitorizar calidad del aire en habitaciones de bebés, ayuda para elegir rutas y horarios de caminata o ciclismo evitando altos niveles de contaminación, e incluso para agentes inmobiliarios que informen a compradores sobre niveles de NO₂ en una vivienda y zona. Los datos también podrían alimentar una base de datos nacional o mundial de monitorización de contaminación para impulsar acciones positivas sobre calidad del aire.