Crean un detector barato de gases tóxicos capaz de funcionar constantemente

La mayoría de los sistemas utilizados para detectar gases tóxicos en entornos industriales o domésticos solo pueden utilizarse una vez o, en el mejor de los casos, unas pocas veces. Ahora, unos científicos han inventado un detector capaz de proporcionar una vigilancia continua de la posible presencia de estos gases, a bajo coste.

El logro es obra de Heejung Roh, Aristide Gumyusenge, Mircea Dinca, Heather Kulik, Jesus del Alamo, Dong-Ha Kim, Yeongsu Cho y Young-Moo Jo, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

El nuevo detector se basa en una combinación entre dos tecnologías ya existentes, uniéndolas de un modo en que se conservan las ventajas de cada una y se evitan sus limitaciones. El equipo utilizó un material del tipo conocido como armazón organometálico (MOF), que es muy sensible a pequeñas trazas de gas pero cuyo rendimiento se degrada rápidamente, y lo combinó con un material polimérico que es muy duradero y fácil de procesar, aunque mucho menos sensible.

Altamente porosos y con grandes superficies, los MOFs pueden tener una amplia gama de composiciones. Algunos pueden ser aislantes, pero los utilizados para el nuevo detector son altamente conductores de la electricidad. Con su forma de esponja, resultan eficaces para capturar moléculas de diversos gases, y el tamaño de sus poros puede adaptarse a fin de hacerlos selectivos para determinados tipos de gases. Si se utilizan como sensor, se puede reconocer la presencia del gas si tiene un efecto sobre la resistencia eléctrica del MOF.

El inconveniente para el uso de estos materiales como detectores de gases es que se saturan con facilidad, y entonces ya no pueden detectar nuevas apariciones de los gases de interés, cuando lo ideal sería que pudieran reutilizarse muchas veces. Para conseguirlo, los investigadores decidieron utilizar un compuesto polimérico capaz de aportar la reversibilidad buscada.

Para crear su detector, el equipo utilizó el tipo de material conocido como armazón organometálico, o MOF (en la imagen, el entramado negro), que es muy sensible a pequeñas trazas de gas, pero cuyo rendimiento se degrada rápidamente. Combinaron el MOF con un material polimérico, representado por las hebras translúcidas de color verde azulado, que es muy duradero pero mucho menos sensible. (Imagen: equipo de investigación. CC BY-NC-ND 3.0)

El detector resultante, diseñado en este caso para captar la presencia de dióxido de nitrógeno, no solo es reutilizable muchas veces, sino que además posee una sensibilidad mucho mayor que la mayoría de los detectores de dióxido de nitrógeno utilizados en la actualidad. El equipo demostró que este nuevo detector podía detectar el gas en concentraciones tan bajas como 2 partes por millón.

Aunque su demostración se centró específicamente en el dióxido de nitrógeno, es factible crear otras versiones del detector especializadas en captar la presencia de otras sustancias volátiles.

Roh y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva clase de detector en la revista académica Advanced Materials, bajo el título "Robust chemiresistive behavior in conductive polymer / MOF composites”. (Fuente: NCYT de Amazings)