ChIMES: Sensores Magneto-Elásticos de Bajo Costo para Identificación Química Precisa

Una tecnología de sensores de bajo costo, llamada Identificación Química por Sensado Magneto-Elástico (ChIMES), usa materiales de respuesta objetivo (TRM) como actuadores en sensores magneto-elásticos (M-E) (Figura 1).

Los TRM pueden provenir de muchas clases de compuestos químicos y bioquímicos, con muchos grados de selectividad. TRM con fuertes afinidades por objetivos específicos pueden usarse individualmente, mientras que TRM con selectividad distribuida pueden formarse en arrays con una red neuronal artificial u otras herramientas basadas en inteligencia artificial usadas para análisis e interpretación. Los componentes magneto-elásticos son aleaciones ferromagnéticas amorfas con alta permeabilidad y coercividad muy baja. Cuando un TRM encuentra un objetivo, impone fuerzas que cambian las propiedades magnéticas de la aleación de formas que pueden detectarse con un conjunto de bobina de excitación-detección.

ChIMES incluye un metal ferromagnético y un reactivo de reconocimiento molecular acoplado al metal ferromagnético. El reactivo de reconocimiento molecular es operable para expandirse al exponerse a vapor o líquido del material objetivo de tal manera que el reactivo de reconocimiento molecular cambia una tensión de tracción sobre el metal ferromagnético. El material objetivo se detecta basándose en cambios en las características de conmutación magnética del metal ferromagnético causados por los cambios en la tensión de tracción.

El sensor puede detectar cualquier cosa para la cual se puedan identificar o desarrollar TRM. Es capaz de comunicación sin cables a través de una barrera no metálica o metálica delgada. ChIMES puede miniaturizarse, y es lo suficientemente eficiente energéticamente para alimentarse con baterías a bordo. Forma, tamaño y apariencia pueden adaptarse a una necesidad específica. ChIMES es adecuado para aplicaciones tanto abiertas como encubiertas, y puede detectar objetivos múltiples y variables simultáneamente con TRM modulares. El sensor es mucho menos costoso que técnicas como cromatografía de gases.

Aplicaciones para ChIMES incluyen explosivos o marcadores; agentes de guerra química y biológica y precursores o subproductos de su fabricación; componentes de gas exhalado para diagnóstico de salud y detección de drogas; químicos y materiales industriales tóxicos; frescura y seguridad alimentaria; compuestos orgánicos volátiles; y otros contaminantes aerotransportados y acuáticos.