Sensor de gases, rápido y efectivo

Ingenieros del MIT están desarrollando un pequeño sensor que podría ser utilizado para detectar pequeñas cantidades de gases peligrosos, incluidos los productos químicos tóxicos industriales y de agentes de guerra química, mucho más rápidamente que los dispositivos actuales.

Los investigadores han tomado el común de las técnicas de cromatografía de gases y espectrometría de masas y reducido a encajar en un dispositivo del tamaño de un ratón de la computadora. Finalmente, el equipo, dirigido por el profesor del MIT Akintunde Ibitayo Akinwande, hace los planes para construir un detector del tamaño de un matchbox.

"Todo lo que estamos haciendo que se ha hecho sobre una escala macro. Estamos a solo ajustarla para que disminuya", dijo Akinwande, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y miembro del MIT's Microsystems Technology Laboratories (MTL).

La reducción de los detectores de gas los hace mucho más fácil de utilizar en un entorno real, donde podrían ser dispersados en un edificio o zona al aire libre. Hacer que los dispositivos pequeños también reduce la cantidad de energía que consumen y aumenta su sensibilidad a trazas de gases, dijo Akinwande.

Él es cabeza de un equipo internacional que incluye científicos de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Texas en Dallas, Clean Tierra Tecnología y Raytheon, así como el MIT.

Su detector utiliza cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS) para identificar las moléculas de gas por sus reveladores firmas electrónicas. Las actuales versiones de portátiles GC-MS máquinas, que tienen unos 15 minutos para obtener resultados, son alrededor de 40000 centímetros cúbicos, aproximadamente del tamaño de un completo documento de la bolsa de comestibles, y la utilización 10000 julios de energía.

La nueva versión más pequeña consume unos cuatro julios y produce resultados en unos cuatro segundos.

El dispositivo, que los investigadores han concluido el plan para dentro de dos años, se podría utilizar para ayudar a proteger los suministros de agua o para el diagnóstico médico, así como para la detección de gases peligrosos en el aire.

El analizador puede romper las moléculas de gas ionizado en fragmentos, que pueden ser detectados por su forma específica (relación de costo a peso molecular).

Gas moléculas se rompen aparte, ya sea por despojar a los electrones fuera de las moléculas, o mediante el bombardeo con electrones despojado de los nanotubos de carbono. Los fragmentos se envían a través de un largo y estrecho campo eléctrico. Al final de la materia, los iones de los gastos se convierten a la tensión y se mide por un electrómetro, con un rendimiento de las moléculas de los distintivos de firma electrónica.

Reduciendo el dispositivo reduce la energía necesaria para poder, en parte porque gran parte de la energía se dedica a la creación de un vacío en la cámara donde el campo eléctrico se encuentra.

Otra de las ventajas de la pequeña dimensión es, precisamente, los sistemas que emplean los microfabricadores. Asimismo, los lotes de fabricación permitirá a los detectores que produzcon a bajo costo.

La investigación, que comenzó hace tres años, está financiado por la Defense Advanced Agencia de Proyectos de Investigación y el Ejército de los EE.UU. Soldier Systems Center de Natick.

Photo / Donna Coveney