Emplean nanotecnología para aumentar la sensibilidad y la selectividad de los sensores de gases
Un estudio conjunto de científicos de Brasil y Estados Unidos con materiales nanoestructurados genera un incremento de la capacidad de sensores de medición de gases contaminantes
Por Samuel Antenor, desde Madrid
Durante el simposio Fronteras de la Ciencia – Brasil y España en los 50 años de la FAPESP, evento que reunió la semana pasada en España a investigadores del estado de São Paulo y de algunas de las principales instituciones educativas y de investigación científica españolas, se presentó una investigación sobre el uso de óxido de estaño y óxido de cobre, materiales semiconductores de alta sensibilidad y gran selectividad, como así también referente a su aplicación en el desarrollo de dispositivos para la medición de gases contaminantes.
Dicho estudio, producto de un convenio entre el Instituto de Química de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) con sede en Araraquara, interior de São Paulo, y el Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), apunta a desarrollar materiales nanométricos destinados a la fabricación de sensores para la monitorización ambiental e industrial.
Estos resultados forman parte del proyecto "Avances en óxidos semiconductores nanoestructurados para sensores de gas", llevado adelante en el Centro Multidisciplinario para el Desarrollo de Materiales Cerámicos, un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP.
La investigación cuenta con la coordinación del profesor José Arana Varela, quien a su vez es director presidente del Consejo Técnico Administrativo de la FAPESP, y fue uno de los disertantes en la Universidad de Salamanca y también en Casa do Brasil, en Madrid.
En la Unesp, los científicos participantes, bajo la coordinación de Varela, tienen la misión de sintetizar estos materiales y preparar muestras cuyos análisis están a cargo de investigadores del Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería del MIT, con la coordinación del profesor Harry Tuller.
“La interacción entre ambos grupos ha sido sumamente importante, pues hemos logrado acelerar los resultados de las investigaciones realizadas en las dos instituciones”, declaró Varela a Agência FAPESP.
De acuerdo con el estudio, los materiales desarrollados con base en nanocompósitos presentan alteraciones en su estructura, por eso sus superficies se vuelven más sensibles y selectivas, un factor de suma importancia cuando se trata de la detección de gases presentes en la atmósfera.
“Éste es el mejor ejemplo de un tipo de aplicación de estos materiales nanoestructurados. Estamos estudiando la manera de mejorar su sensibilidad para que den respuestas más rápidas y precisas; al fin y al cabo, el sensor en cuestión servirá para la detección en la atmósfera de gases perjudiciales para la salud”, dijo Varela.
La investigación ha demostrado la sensibilidad de los referidos materiales ‒semióxidos y semiconductores–, y también la importancia de que se obtenga una superficie de contacto mayor con respecto al gas que se está midiendo.
“Cuando el gas entra en contacto con la superficie, se altera la resistencia eléctrica del material, y con base esa alteración física podemos detectar la cantidad de gas presente durante el análisis”, explicó Varela.
El parámetro para esta medida se obtiene mediante el empleo de un gas neutro y el establecimiento de un nivel de conductividad. Otro tipo de gas, al pasar por el dispositivo, modifica las condiciones sensibles y selectivas del sensor a los efectos de verificar si ha habido un aumento o una disminución del tipo de gas que se está midiendo.
“Hemos obtenido un factor de sensibilidad de hasta mil veces la capacidad del material, pero debemos controlar todas sus condiciones como para que pueda concretarse la reproductibilidad de los resultados de las investigación. El siguiente paso será el desarrollo de un dispositivo que mantenga la sensibilidad y la selectividad apuntadas en laboratorio”, dijo Varela.
Este material será objeto de una patente internacional, con los créditos compartidos entre la Unesp y el MIT. “Existe una demanda para este tipo de aplicación en la industria, pues los sensores actualmente disponibles no presentan una sensibilidad tan alta”, sostuvo.