La TU Graz desarrolla un dispositivo móvil para la medición de alta precisión de contaminantes atmosféricos
Un dispositivo del tamaño de una caja de mudanzas puede detectar trazas de gases tóxicos a kilómetros de distancia
Anuncios
El espectrómetro UV de doble peine detecta gases nocivos con una precisión y sensibilidad inigualables. Su diseño compacto permite su uso móvil para controlar la calidad del aire con un alcance de varios kilómetros.
Birgitta Schultze-Bernhardt y su equipo del Instituto de Física Experimental de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) han desarrollado un nuevo tipo de espectrómetro UV de doble peine que detecta los gases contaminantes del aire con una precisión y sensibilidad inigualables. Utilizando luz ultravioleta de doble láser, el dispositivo mide la concentración de gases nocivos como el formaldehído en medio segundo. Gracias a su diseño compacto y a un alcance de medición de hasta dos kilómetros y medio, el espectrómetro no sólo es adecuado para análisis de laboratorio, sino también para mediciones móviles en ciudades, zonas industriales y regiones agrícolas.
Huella dactilar de los contaminantes
Como punto de partida para su medición, el dispositivo genera dos pulsos láser en el rango espectral ultravioleta en fracciones de segundo. Cuando esta luz ultravioleta incide en las moléculas de gas, las excita electrónicamente y las hace girar y vibrar, lo que los físicos denominan transiciones rovibrónicas. Estas transiciones son diferentes para cada sustancia gaseosa y absorben parte de la luz láser de forma única. "Por tanto, cada contaminante atmosférico tiene su propia huella dactilar, que nuestro espectrómetro UV de doble peine reconoce", explica Birgitta Schultze-Bernhardt.
Schultze-Bernhardt y su equipo desarrollaron la primera versión de su espectrómetro hace dos años. En aquel momento, era el primero de su clase en el mundo, pero se necesitaban grandes instalaciones de laboratorio para realizar las mediciones. La nueva versión se ha reducido al tamaño de una caja de cartón para mudanzas. Una de las razones es que ahora es una sola fuente láser, en lugar de dos, la que genera el doble pulso láser. "Esto también nos permite prescindir de la compleja estabilización electrónica del sistema", explica Birgitta Schultze-Bernhardt.
Resolución de 1 GHz
El nuevo espectrómetro puede detectar las frecuencias de la luz ultravioleta con una resolución de 1 GHz y, por tanto, supera con creces a todos los espectrómetros UV convencionales. Esto permitió a los investigadores obtener nuevos conocimientos fundamentales sobre la absorción de luz UV del contaminante atmosférico formaldehído: "Medimos patrones de absorción del formaldehído que nunca antes se habían observado experimentalmente, ya que la resolución de los dispositivos anteriores era demasiado imprecisa", afirma Birgitta Schultze-Bernhardt.
Constantes de rotación corregidas desde hace 57 años
Las mediciones realizadas en Graz han demostrado que las constantes rotacionales del formaldehído, disponibles en bases de datos de física y libros de texto desde la década de 1960, son incorrectas. "En colaboración con el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y Física Atómica y Molecular de EE.UU., hemos corregido los valores de este parámetro fundamental y específico de la molécula en hasta un 15%", explica Birgitta Schultze-Bernhardt. La colaboración con Rolf Breinbauer, del Instituto de Química Orgánica de la Universidad Técnica de Graz, que produjo formaldehído de gran pureza para las investigaciones en un proceso de dos etapas, también contribuyó a este avance en la investigación básica.
Aplicación en la protección del medio ambiente
Más allá de la investigación básica, el espectrómetro tiene el potencial de hacer mucho más precisa y sencilla la medición de contaminantes atmosféricos y fugas de gas en ciudades y zonas industriales. "En principio, nuestro dispositivo puede detectar con precisión cualquier sustancia gaseosa semitransparente. Y actualmente estamos trabajando para determinar la concentración de varios contaminantes con una sola medición", afirma Birgitta Schultze-Bernhardt. Financiada por una beca de prueba de concepto del Consejo Europeo de Investigación, la física experimental también está desarrollando actualmente un espectrómetro UV que también pueda ser utilizado por profanos para controlar la calidad del aire, por ejemplo en empresas o autoridades medioambientales.
Financiado por el Fondo Austriaco para la Ciencia, el ERC y NAWI Graz
El desarrollo del espectrómetro UV de doble peine se basa en proyectos de investigación dirigidos por Birgitta Schultz-Bernhardt, financiados por el Fondo Austriaco para la Ciencia FWF y el Consejo Europeo de Investigación. La iniciativa de cooperación NAWI Graz financió la novedosa fuente láser del espectrómetro actual como parte de su financiación de infraestructuras.
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 Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Estos productos pueden interesarle
