Químicos da Universidade do Texas em Austin desenvolveram um material que é a chave para o barato, novos sensores rápidos e portáteis para uma ampla gama de produtos químicos que agora custam grandes somas ao governo e às indústrias para serem detectados. A inovação pode levar a grandes ganhos de saúde pública, uma vez que tem o potencial de reduzir drasticamente os custos associados à limpeza de derramamentos químicos acidentais, remediando antigos locais industriais, detectar contaminação radioativa na água potável, e operação de dispositivos médicos e de pesquisa de imagens.

"Uma empresa com uma fábrica de produtos químicos abandonada que tem barris de solventes não rotulados ou um serviço público preocupado com seu abastecimento de água foi contaminado hoje enfrenta um processo complicado de identificar os produtos químicos antes que eles possam começar a limpeza, "disse Simon Humphrey, professor associado de química que conduziu a pesquisa. "É caro e pode levar dois ou três dias. Agora podemos fazer isso com um rápido, método no local - e essa diferença pode melhorar a saúde das pessoas e reduzir a poluição com muito mais eficiência. "

Humphrey prevê varetas de nível de papel descartáveis ​​revestidas com o novo material. O usuário mergulharia um em uma substância não caracterizada e o colocaria em um leitor de ultravioleta (UV). Com base nas cores da luz emitida, o dispositivo indicaria quais componentes, como solventes orgânicos, fluoreto, mercúrio e metais pesados, estão na substância.

O material, chamado PCM-22 e descrito em um artigo publicado hoje na revista Chem , é um cristal feito de íons lantanídeos e trifenilfosfina. Quando um produto químico se liga ao material e uma luz ultravioleta brilha nele, o material emite cores específicas de luz visível. Cada produto químico produz uma assinatura única de oito fatores de cor e brilho que pode ser usada para identificá-la e quantificá-la em uma amostra não caracterizada.

Depois que os cientistas calibram o sensor em amostras conhecidas para criar um catálogo de impressões digitais que podem ser usadas para identificar os componentes de amostras não caracterizadas, os sensores do tipo vareta seriam relativamente simples de produzir, Humphrey disse. Ele e UT Austin compartilham patentes conjuntas sobre o material do sensor e sobre o processo de análise de resultados, e o Escritório de Comercialização de Tecnologia da UT Austin já começou a trabalhar para licenciar a tecnologia para empresas.

Outra característica benéfica do PCM-22 é que ele pode distinguir entre dois tipos de água - a água comum (H2O) que experimentamos na vida cotidiana e a chamada água pesada (D2O), usado na operação de imagens médicas e de pesquisa.

Com D2O, átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de deutério, mas os dois tipos de água são notoriamente difíceis de distinguir porque parecem e, na maioria dos casos, comportar-se da mesma forma quimicamente. Normalmente requer um teste caro com uma peça sofisticada de equipamento de laboratório chamado espectrômetro de laser para distinguir os dois.

Como o novo material torna a distinção entre os dois tipos de água mais simples, poderia ser muito mais fácil para as agências governamentais detectar a presença de contaminação radioativa na água potável ou em outros corpos d'água, como lagos e rios. Quando a água comum interage com o material radioativo, como urânio, parte dele é convertido em água pesada, portanto, níveis elevados de água pesada dão um aviso prévio de contaminação com material radioativo.

A capacidade de detectar e quantificar as duas formas de água rapidamente, barato e no ponto de necessidade também abriria o caminho para imagens médicas e de pesquisa mais acessíveis e confiáveis, como espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR), que requer água pesada para operar. Para que o NMR funcione corretamente, esta água pesada tem que ser muito pura, mas é facilmente contaminado com água comum proveniente da umidade da atmosfera.

"Quando você compra água pesada de um fabricante, ela começa sendo ultrapura, "Humphrey disse." Mas assim que você desenroscar a garrafa, átomos de hidrogênio do ar começam a se trocar com átomos de deutério. Uma semana depois, todos os H foram misturados com os D e isso efetivamente destrói a água pesada. É uma troca que você não pode parar. "

O novo material, que é sensível o suficiente para detectar concentrações de água comum tão baixas quanto 10 partes por milhão em uma solução de água pesada, poderia tornar mais barato e rápido verificar a pureza deste importante reagente.