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Los científicos de la Universidad de Sussex han colaborado con una empresa de Oxford, M-SOLV, y un equipo de científicos de toda Europa para desarrollar un dióxido de nitrógeno (NO 2 ) sensor con potencial de salvar vidas en el hogar, entornos públicos e industriales. Un importante contaminante del aire que se origina en motores de combustión y procesos industriales. exposición prolongada al NO 2 puede causar problemas respiratorios, que puede ser particularmente grave e incluso potencialmente mortal para los bebés y las personas que padecen de asma.
El sensor de gas podría, por primera vez, proporcionar lecturas precisas del NO 2 niveles en el entorno local en un dispositivo de Internet de las cosas asequible y portátil, que podría sincronizarse con teléfonos inteligentes y aplicaciones.
Las regulaciones de la Unión Europea permiten un umbral de 20 partes por mil millones (ppb) de NO 2 en el aire que debe superarse no más de 18 veces en un año. Sin embargo, en Londres solo, el promedio mensual está regularmente por encima de esto. El monitoreo de la calidad del aire para prevenir dicha exposición a niveles de ppb actualmente solo es posible con equipo caro y, por lo tanto, no se implementa ampliamente.
El desafío que enfrentaron los científicos, por lo tanto, era crear un dispositivo que fuera lo suficientemente sensible y preciso para detectar menos de 20 partes por mil millones de NO 2 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.
Su gran avance se produjo cuando desarrollaron un NO 2 capa de detección basada en un aerogel de carbono depositado con láser (LDCA), que encontraron que tenían una selectividad excepcional hacia NO 2 sobre otros contaminantes atmosféricos comunes, haciéndolo único entre los nanomateriales de carbono.
Usando un barato, proceso láser escalable de un solo paso, el delgado, A continuación, se deposita una película porosa y bien adherida de LDCA sobre electrodos que se pueden alojar en una variedad de estructuras de dispositivos para un control continuo del aire. El sensor es tan sensible que puede detectar cerca de 10 partes por mil millones de NO 2 en menos de 15 minutos y, crucialmente, puede funcionar a temperatura ambiente, incluso funcionando bien en condiciones de humedad, un entorno problemático para muchos otros sensores.
Profesor Alan Dalton, quien dirige el grupo de Física de Materiales en la Universidad de Sussex dice:"Como la condensación en el cristal de una ventana, nanomateriales como el carbono que hemos utilizado en este desarrollo, casi siempre tienen agua superficial. Normalmente, esto es realmente malo, ya que interfiere con la tecnología, pero en este caso, hemos podido utilizar esta capa de agua a nuestro favor para disolver selectivamente NO 2 en lugar de otros volátiles que normalmente se encuentran en condiciones ambientales. Como físico, esto es realmente emocionante, ya que esto es lo que le da a nuestro sensor una tasa tan alta de sensibilidad al NO 2 en condiciones del mundo real, asegurándose de evitar lecturas falsas positivas. Como padre Una de las cosas que me ha motivado a seguir este desarrollo fue escuchar sobre la influencia de niveles peligrosos de NO 2 en el aire —algo que vemos con regularidad en nuestras grandes ciudades— sobre la morbilidad infantil. No es ninguna novedad que los entornos urbanos estén experimentando altos niveles de contaminación, pero sin un monitoreo amplio y preciso de la calidad del aire, la mayoría de nosotros no sabemos qué tan dañino podría ser el aire en nuestra área local para nosotros y nuestros hijos ".
Las aplicaciones potenciales del sensor podrían incluir:como dispositivo de seguridad para monitorear la calidad del aire en el dormitorio de un bebé; para ayudar a informar las mejores rutas para caminar o andar en bicicleta y los horarios del día para evitar altos niveles de contaminación; e incluso por agentes inmobiliarios para proporcionar a los posibles compradores de viviendas información sobre los niveles de dióxido de nitrógeno en una vivienda y un área. Los científicos esperan que los ayuntamientos utilicen la tecnología para rastrear los niveles de contaminación en los entornos urbanos y la industria.
Peter Lynch, un investigador postdoctoral en la Universidad de Sussex que jugó un papel clave en el desarrollo de sensores, dice, "Como equipo de científicos de toda Europa, Uno de nuestros objetivos compartidos era desarrollar un sensor que no solo funcionara fantásticamente fuera del laboratorio, pero eso también sería lo suficientemente asequible para estar disponible para su hogar promedio, asegurando que más de nosotros tengamos acceso a información sobre la calidad del aire en nuestra área local y hora por hora. Además de ayudar a las personas a tomar decisiones informadas, nuestra esperanza es que estos datos también puedan incorporarse a una base de datos nacional, incluso mundial, de monitoreo de la contaminación, con el fin de efectuar una acción positiva sobre la calidad del aire ".
Adam Brunton, director de desarrollo empresarial de M-SOLV, que están fabricando el NO 2 dispositivo de detección, dijo, "Una cosa buena de este sensor es que está fabricado con equipos y materiales familiares que ya tenemos en nuestra sala limpia de fabricación de productos electrónicos de área grande aquí en Oxford. Esto significa que es compatible con las técnicas estándar de fabricación de teléfonos inteligentes y se puede integrar fácilmente con procesamiento de electrónica, comunicaciones inalámbricas, redes móviles, Por lo tanto, obtener acceso remoto a los datos desde un dispositivo individual o una gran red de estos sensores es un proceso bastante sencillo ".
