Un sencillo sensor que cambia de color identifica rápidamente los gases tóxicos
Un conjunto de sensores duraderos y basados en papel permite realizar mediciones rápidas y precisas en cuestión de minutos
No todos los gases venenosos tienen olor ni color. Pero una minúscula red de cuadrados de colores pastel y caramelo que "olfatea" eficazmente sustancias químicas peligrosas en el aire, como la clorosarina -un agente nervioso muy tóxico-, podría ayudar a detectarlas. Según informan los investigadores en ACS Sensors, los patrones de colores de su económico y duradero conjunto de sensores de papel cambian en presencia de gases tóxicos, lo que permite realizar mediciones rápidas y precisas en cuestión de minutos.
Los diminutos cuadrados de este mosaico de colores contienen nanopartículas de sílice que cambian de color en presencia de gases tóxicos.
Adapted from ACS Sensors 2025, DOI: 10.1021/acssensors.5c01026
Las narices electrónicas son dispositivos que detectan vapores químicos nocivos. Pero sus componentes electrónicos pueden ser caros y no son prácticos para entornos húmedos. Las narices optoelectrónicas podrían resolver estas limitaciones sustituyendo los componentes electrónicos por moléculas de colorante que cambian de color al reaccionar con determinadas sustancias químicas. Vijay Tak y sus colegas crearon y probaron un nuevo diseño de nariz optoelectrónica: un conjunto de sensores que detectan y miden gases mortales. Cada sensor del conjunto es un minúsculo cuadrado de papel que contiene partículas microscópicas de sílice recubiertas de tintes que cambian de color e intensidad tras interactuar con moléculas o iones específicos.
Como prueba de concepto, Tak y su equipo de investigación crearon los sensores sumergiendo micropartículas de sílice en 36 soluciones de colorantes diferentes. Después de secarlas al aire, crearon una matriz de 12x3 sensores de cambio de color colocando las partículas secas en una placa de micropocillos, colocando encima un trozo de papel adhesivo y volteando la placa para que las partículas de sílice con colorante quedaran en relieve sobre el papel. Para proporcionar soporte estructural a la matriz, se pega una fina lámina metálica a la parte inferior adhesiva del papel.
Para comprobar la precisión de la matriz, los investigadores la expusieron a 12 gases tóxicos en dos concentraciones cada uno. El equipo comparó fotos del color y la intensidad de los cuadrados antes y después de cinco minutos de exposición al gas. Así obtuvieron un patrón que podían utilizar para identificar el tipo y la concentración del gas presente. En experimentos repetidos, los sensores que cambiaban de color alcanzaron una precisión del 99% para identificar el tipo de amenaza química y del 96% para medir la concentración en las muestras de gas. Además, otra demostración confirmó que la precisión de la matriz no se veía afectada por la humedad.
Con un coste de fabricación estimado de 20 céntimos de dólar por matriz, los investigadores afirman que sus diseños podrían ofrecer un enfoque rentable y personalizable para la vigilancia medioambiental en condiciones reales. A continuación, tienen previsto desarrollar un prototipo de nariz optoelectrónica portátil para detectar sustancias químicas peligrosas al aire libre.
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Publicación original
Rohit Shrivas, Hemant Nagpal, Sunil Agarwal, Ajeet Kumar, Raghavender Goud, Sushil Kumar Gupta, Vijay Tak; "Simple and Cost-Effective Fabrication of Embossed Colorimetric Sensor Array for an Optoelectronic Nose via Integration of a Self-Adhesive Paper and Mesoporous Colorimetric Silica Microparticles"; ACS Sensors, 2025-7-21
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