La luz del sol tiene una gran influencia en los procesos químicos. En particular, su radiación UV de alta energía es fuertemente absorbida por todos los materiales y desencadena reacciones fotoquímicas de las sustancias presentes en el aire. Un ejemplo bien conocido es la formación de ozono a nivel del suelo cuando la luz ultravioleta incide sobre los óxidos de nitrógeno.
Un equipo de investigación dirigido por Birgitta Schultze-Bernhardt del Instituto de Física Experimental de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) está utilizando ahora este alto potencial de reacción para un nuevo método de monitorización ambiental. Han desarrollado el primer espectrómetro UV de doble peine de banda ancha del mundo con el que se pueden medir continuamente los contaminantes del aire y observar su reacción con el medio ambiente en tiempo real.
Se ha publicado un artículo sobre este desarrollo en la revista Optica. .
Los espectrómetros de doble peine existen desde hace casi 20 años. En este caso, una fuente emite luz en un amplio rango de longitudes de onda que, ordenadas según sus frecuencias ópticas, recuerda a los dientes de un peine. Si esta luz penetra en una muestra de material gaseoso, las moléculas que contiene absorben parte de la luz. Las longitudes de onda de la luz alteradas permiten sacar conclusiones sobre los ingredientes y las propiedades ópticas del gas analizado.
La particularidad del espectrómetro desarrollado por Birgitta Schultze-Bernhardt es que un sistema láser emite pulsos de luz dobles en el espectro ultravioleta. Cuando esta luz ultravioleta se encuentra con las moléculas de gas, las excita electrónicamente y también las hace rotar y vibrar (las llamadas transiciones rovibrónicas), que son únicas para cada sustancia gaseosa.
Además, el espectrómetro UV de doble peine de banda ancha combina tres propiedades que hasta ahora los espectrómetros convencionales sólo podían ofrecer en parte:
"Esto hace que nuestro espectrómetro sea adecuado para mediciones sensibles, mediante las cuales se pueden observar con mucha precisión los cambios en las concentraciones de gases y el curso de las reacciones químicas", explica el Dr. Lukas Fürst. estudiante del grupo de trabajo Coherent Sensing y primer autor de la publicación.
Desarrollado y probado utilizando formaldehído como ejemplo
Los investigadores desarrollaron y probaron su espectrómetro utilizando formaldehído. Este contaminante del aire se produce cuando se queman combustibles fósiles y madera, así como en interiores a través de los vapores de los adhesivos utilizados en los muebles.
"Con nuestro nuevo espectrómetro se pueden controlar en tiempo real las emisiones de formaldehído en la industria textil o de transformación de la madera, así como en ciudades con niveles elevados de smog, mejorando así la protección de las personas y del medio ambiente", explica Birgitta Schultze-Bernhardt.
La aplicación del espectrómetro también se puede aplicar a otros contaminantes del aire, como los óxidos de nitrógeno y el ozono y otros gases traza relevantes para el clima. El equipo de investigación espera que esto proporcione nuevos hallazgos sobre sus efectos en la atmósfera. A partir de esto se podrían derivar nuevas estrategias para mejorar la calidad del aire.
Más información: Lukas Fürst et al, Espectroscopia de peine dual ultravioleta cercano de banda ancha, Optica (2024). DOI:10.1364/OPTICA.516783
Información de la revista: Óptica
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Graz
