Sensor de calidad del aire a base de carbono

Los científicos han desarrollado un dióxido de nitrógeno altamente sensible y preciso (NO₂ ) sensor que tiene aplicaciones potenciales para salvar vidas en entornos domésticos, públicos e industriales. Exposición prolongada a NO₂ —un importante contaminante del aire que se origina en los motores de combustión y los procesos industriales— puede causar problemas respiratorios, que pueden ser particularmente graves e incluso potencialmente mortales para los bebés y los que padecen asma. El sensor de gas podría proporcionar lecturas precisas de NO₂ niveles en el entorno local en un dispositivo de Internet de las cosas asequible y portátil, que podría sincronizarse con teléfonos inteligentes y aplicaciones.

Monitoreo de la calidad del aire para prevenir la exposición a NO₂ a niveles de partes por billón (ppb) actualmente solo es posible con equipos costosos y poco manejables y, por lo tanto, apenas se implementa. El objetivo de este trabajo era crear un dispositivo que fuera lo suficientemente sensible y preciso para detectar por debajo de 20 ppb de NO₂ en el aire, pero que también funcionaría en situaciones del mundo real y sería lo suficientemente conveniente y asequible como para tener el potencial de un uso generalizado.

El gran avance se produjo cuando el equipo desarrolló un NO₂ capa de detección basada en un aerogel de carbono depositado por láser (LDCA), que encontraron que tiene una selectividad excepcional hacia el NO₂ sobre otros contaminantes atmosféricos comunes, lo que lo hace único entre los nanomateriales de carbono. Utilizando un proceso láser escalable y económico de un solo paso, la película delgada, porosa y bien adherida de LDCA se deposita en electrodos, que luego se pueden alojar en una variedad de estructuras de dispositivos para el monitoreo continuo del aire. El sensor es tan sensible que puede detectar cerca de 10 ppb de NO₂ en menos de 15 minutos y, lo que es más importante, puede funcionar a temperatura ambiente, incluso en condiciones de humedad, un entorno problemático para muchos otros sensores.

Al igual que la condensación en el cristal de una ventana, los nanomateriales, como el carbono utilizado en este desarrollo, casi siempre tienen agua superficial. Normalmente, esto es negativo, ya que interfiere con la tecnología, pero en este caso, el equipo pudo usar la capa de agua a su favor para disolver selectivamente el NO₂ en lugar de otros volátiles que normalmente se encuentran en condiciones ambientales.

Las aplicaciones potenciales para el sensor podrían incluir un dispositivo de seguridad para monitorear la calidad del aire en la habitación de un bebé, para ayudar a informar las mejores rutas para caminar o andar en bicicleta y las horas del día para evitar altos niveles de contaminación, e incluso por parte de los agentes inmobiliarios para proporcionar posibles viviendas. compradores con información sobre el NO₂ niveles en una casa y área.

Los datos también podrían incorporarse a una base de datos de monitoreo de la contaminación nacional o mundial para lograr una acción positiva en la calidad del aire.