Aire polar y té: un invento de TUW permite medir los contaminantes ambientales
Polvo fino en el aire o nanopartículas en el agua: una nueva y asombrosa tecnología de la TU Wien (Universidad Tecnológica de Viena) puede detectar cantidades minúsculas de una gran variedad de sustancias en un breve espacio de tiempo
Anuncios
Tras años de trabajo, la Universidad Técnica de Viena ha desarrollado una nueva técnica de medición poco habitual: Se utilizan nanomembranas y rayos infrarrojos para detectar cantidades minúsculas de distintas sustancias. Ahora se ha demostrado: La tecnología está lista para su uso práctico y supera en muchos aspectos a los métodos anteriores en órdenes de magnitud. Los contaminantes ambientales pueden detectarse en el rango de los nanogramos o picogramos: en cuestión de minutos pueden obtenerse resultados que antes tardaban días o semanas.
Esta tecnología de medición se ha desarrollado y perfeccionado en los últimos años en la Universidad Técnica de Viena, en colaboración con la empresa derivada "Invisible-Light Labs", fundada por el profesor Silvan Schmid junto con la Dra. Josiane P. Lafleur, el Dr. Niklas Luhmann y el Dr. Hajrudin Bešić. El producto resultante, "EMILIETM", ya está disponible comercialmente y han aparecido las primeras publicaciones científicas. El equipo ha podido demostrar lo bien que funciona el nuevo método en dos artículos científicos: En "Science Advances", la técnica se aplicó a los aerosoles en el aire, y en "ACS Nano" a las nanopartículas en el agua; por ejemplo, fue posible medir los residuos más diminutos de una bolsita de nylon en el té. "Ahora hemos dado el paso decisivo: hemos podido demostrar que nuestro método ofrece resultados excelentes en la práctica y significativamente mejores que otros métodos".
La luz invisible hace visibles muchas cosas
"En principio, ahora se puede detectar prácticamente cualquier sustancia química en trazas diminutas", afirma Silvan Schmid, director del equipo de investigación. "Por ejemplo, se puede irradiar una muestra con muchas longitudes de onda diferentes en el rango infrarrojo. Las distintas moléculas reaccionan a diferentes longitudes de onda, lo que permite reconocer qué moléculas están presentes en la muestra".
Sin embargo, esto plantea problemas: Se necesita una cantidad suficiente de la sustancia buscada para obtener una señal medible. Otros componentes poco interesantes de la muestra pueden recubrir la señal buscada y hacerla invisible, como el ruido de un martillo neumático hace inaudible el canto de un pájaro.
El truco de la nanomembrana
"En los últimos años, sin embargo, hemos desarrollado un método de detección que permite medir de forma fiable cantidades minúsculas de sustancias", explica Silvan Schmid. Se analizan las partículas que se acumulan en una membrana diminuta. La membrana y las partículas se iluminan con un haz de infrarrojos. Las partículas absorben especialmente bien determinadas longitudes de onda, lo que provoca el calentamiento de las partículas y, por tanto, de la membrana. Esto provoca un ligero cambio en el comportamiento vibratorio, similar al de un tambor, que suena ligeramente distinto en función de la temperatura. Estas diferencias pueden medirse y utilizarse para identificar químicamente cantidades minúsculas de partículas.
Aire de Groenlandia y un nanolitro de té
Para detectar, por ejemplo, pequeñas partículas de polvo en el aire, se solían utilizar filtros especiales por los que a menudo tenía que pasar el aire durante días o semanas hasta que se acumulaba una cantidad detectable de partículas. Con el truco de la membrana, basta con un número mucho menor de partículas: se obtiene un resultado al cabo de sólo 15 a 45 minutos. Esta reducción de 100 veces en el tiempo de muestreo permite realizar estudios de campo rentables sobre la composición química de los aerosoles atmosféricos, desde los centros urbanos hasta las regiones polares.
La profesora Julia Schmale, del Laboratorio de Investigación de Entornos Extremos (EERL) de la EPFL (Suiza), pudo utilizar el nuevo método para estudiar los aerosoles de las regiones ártica y antártica con el fin de comprender su influencia en el clima. Los novedosos sensores son tan sensibles y al mismo tiempo tan transportables que podrían lanzarse en globos cautivos en las regiones polares para analizar la distribución vertical de las partículas del aire y su composición química.
"Gracias a la alta sensibilidad de nuestro método, el equipo de Julia Schmale puede analizar la composición química de las partículas con una alta resolución temporal. En cierto sentido, ahora es posible utilizar globos cautivos para observar cómo cambia la composición química de las partículas de aerosol en periodos de tiempo muy cortos y cómo se distribuyen verticalmente en la superficie terrestre y en altitud, algo que era prácticamente imposible con los métodos anteriores", explica Josiane P. Lafleur, Directora General de Invisible-Light Labs.
La tecnología también funciona perfectamente con líquidos: el grupo de Silvan Schmid, de la Universidad Técnica de Viena, analizó 100 nanolitros de agua de té, aproximadamente la milésima parte de una gota. Y no sólo fueron capaces de encontrar partículas de té en esta minúscula cantidad, sino que incluso pudieron detectar residuos de nailon de la bolsita de té.
"Hemos demostrado que nuestro método permite dar un importante salto adelante en el análisis medioambiental", afirma Silvan Schmid. "En colaboración con Invisible-Light Labs, ahora queremos seguir trabajando en la comercialización de esta tecnología y esperamos contribuir a una protección más eficaz del medio ambiente."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Mihnea Surdu, Radiance Calmer, Jelena Timarac-Popović, Tatjana Penn, Niklas Luhmann, Johannes Hiesberger, Veljko Vukićević, Erine Alvino Démolis, Lionel Favre, Berkay Dönmez, Hajrudin Bešić, Kostas Kanellopulos, Silvan Schmid, Josiane P. Lafleur, Satoshi Takahama, Julia Schmale; "Quantifying submicrometer atmospheric aerosol chemical composition using nanoelectromechanical Fourier transform infrared spectroscopy"; Science Advances, Volume 12
Más noticias del departamento ciencias
