Sensor para detectar gases peligrosos que no requiere altas temperaturas

Unos científicos han desarrollado una tecnología de sensores de gases de última generación que utiliza luz de LED barata y segura para distinguir con precisión múltiples gases peligrosos.

En comparación con los sensores convencionales que necesitan operar a altas temperaturas, la nueva tecnología consume mucha menos energía, lo que ofrece una mayor rentabilidad y amplía la gama de posibles aplicaciones prácticas. Pudiéndose usar en muchos más casos que los sensores convencionales, es lógico suponer que ello contribuirá a aumentar la seguridad general en actividades en las que se necesite vigilar la aparición de gases para poner en marcha medidas protectoras.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Kwon Ki Chang, del Instituto de Investigación de Estándares y Ciencia de Corea del Sur (KRISS) y Nam Gi Baek, de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur.

Los sensores de gases que se utilizan actualmente en entornos industriales suelen necesitar bastante calor para funcionar, pues deben mantener temperaturas de entre 200 y 400 grados centígrados para lograr una buena reactividad con las moléculas de los gases de interés. Este enfoque requiere que cada sensor esté equipado con un microcalentador que calienta continuamente el dispositivo, lo que resulta en un alto consumo de energía. La exposición repetida a temperaturas elevadas también acelera la degradación del material, acortando la vida útil del sensor.

Para superar estas limitaciones, se han propuesto sensores de gas que incorporan LEDs de luz ultravioleta o visible en vez de calentadores. Sin embargo, su comercialización se ha visto limitada por problemas de seguridad y rendimiento. Si bien los sensores basados ​​en luz ultravioleta ofrecen una alta reactividad con los gases, presentan riesgos potenciales de causar daños cutáneos por exposición accidental en los operarios que los manejen. Por su parte, los sensores con LEDs de luz visible son más seguros, pero presentan una reactividad menor con las moléculas de gas, lo que dificulta la detección de numerosos gases.

El nuevo sensor se basa en una nanoestructura que mejora drásticamente el rendimiento de los LEDs de luz visible.

La nanoestructura actúa como un "pozo de energía" que impide que los portadores de carga fotogenerados se dispersen hacia el exterior, concentrándolos en la superficie reactiva al exponerse a la luz. Al maximizar la eficiencia del aprovechamiento de la energía lumínica, la estructura permite la interacción inmediata con las moléculas de gas utilizando únicamente iluminación por LEDs de color azul, sin necesidad de una fuente de calor externa ni de rayos ultravioleta.

El nuevo sensor que utiliza LEDs de luz azul en vez de altas temperaturas o rayos ultravioleta. (Foto: Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS))

Kwon Ki Chang, Nam Gi Baek y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo sensor en la revista académica Small, bajo el título “Visible Light-Driven Heterojunction Array Based on Type-I In₂S₃/In₂O₃ for Selective Multi-Gas Discrimination”. (Fuente: NCYT de Amazings)