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Cientistas da Universidade de Sussex colaboraram com uma empresa de Oxford, M-SOLV, e uma equipe de cientistas de toda a Europa para desenvolver um dióxido de nitrogênio altamente sensível e preciso (NO 2 ) sensor com potencial de salvar vidas no mercado doméstico, ambientes públicos e industriais. Um importante poluente do ar que se origina de motores de combustão e processos industriais, exposição de longo prazo a NO 2 pode causar problemas respiratórios, que pode ser particularmente grave e até mesmo fatal para bebês e pessoas que sofrem de asma.
O sensor de gás poderia, pela primeira vez, fornecer leituras precisas do NÃO 2 níveis no ambiente local em um dispositivo de Internet das Coisas acessível e portátil, que pode ser sincronizado com smartphones e aplicativos.
Os regulamentos da União Europeia permitem um limite de 20 partes por bilhão (ppb) de NO 2 no ar não deve ser ultrapassado mais de 18 vezes por ano. Contudo, em Londres sozinho, a média mensal está regularmente acima disso. O monitoramento da qualidade do ar para evitar tal exposição em níveis de ppb atualmente só é possível com difíceis de manejar, equipamento caro e, portanto, não é amplamente implementado.
O desafio que os cientistas enfrentaram, Portanto, era criar um dispositivo que fosse sensível e preciso o suficiente para detectar menos de 20 partes por bilhão de NO 2 no ar, mas que também operaria em situações do mundo real e seria conveniente e acessível o suficiente para ter o potencial de uso generalizado.
Sua descoberta veio quando eles desenvolveram um NÃO 2 camada de detecção com base em um aerogel de carbono depositado a laser (LDCA), que eles descobriram ter uma seletividade excepcional em relação ao NÃO 2 sobre outros poluentes atmosféricos comuns, tornando-o único entre os nanomateriais de carbono.
Usando um barato, processo a laser escalonável de uma etapa, o magro, o filme poroso e bem aderido de LDCA é então depositado em eletrodos que podem ser alojados em uma variedade de estruturas de dispositivos para monitoramento contínuo do ar. O sensor é tão sensível que pode detectar cerca de 10 partes por bilhão de NO 2 em menos de 15 minutos e, crucialmente, pode operar em temperatura ambiente, mesmo tendo um bom desempenho em condições úmidas, um ambiente problemático para muitos outros sensores.
Professor Alan Dalton, que chefia o grupo de Física de Materiais da Universidade de Sussex diz:"Como condensação em uma vidraça, nanomateriais como o carbono que usamos neste desenvolvimento, quase sempre tem água de superfície. Normalmente, isso é realmente ruim, pois interfere na tecnologia, mas neste caso, temos sido capazes de usar esta camada de água em nossa vantagem para dissolver seletivamente o NO 2 em vez de outros voláteis normalmente encontrados nas condições ambientais. Como físico, isso é realmente emocionante, pois isso é o que dá ao nosso sensor uma alta taxa de sensibilidade a NO 2 em condições do mundo real, garantindo que evitamos leituras de falsos positivos. Como pai, uma das coisas que me motivou a buscar esse desenvolvimento foi ouvir sobre a influência de níveis perigosos de NO 2 no ar - algo que vemos regularmente em nossas grandes cidades - sobre a morbidade infantil. Não é novidade que os ambientes urbanos estão tendo altos níveis de poluição, mas, sem um monitoramento abrangente e preciso da qualidade do ar, a maioria de nós não sabe como o ar em nossa área local pode realmente ser prejudicial para nós e nossos filhos ".
As aplicações potenciais para o sensor podem incluir:como um dispositivo de segurança para monitorar a qualidade do ar no quarto de um bebê; para ajudar a informar as melhores rotas para caminhadas ou ciclismo e horários do dia para evitar altos níveis de poluição; e até mesmo por agentes imobiliários para fornecer aos compradores de casas em potencial informações sobre os níveis de dióxido de nitrogênio em uma casa e área. Os cientistas esperam que a tecnologia seja utilizada pelos conselhos para rastrear os níveis de poluição em ambientes urbanos e na indústria.
Peter Lynch, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Sussex que desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento de sensores, diz, "Como uma equipe de cientistas de toda a Europa, um de nossos objetivos compartilhados era desenvolver um sensor que não só tivesse um desempenho fantástico fora do laboratório, mas isso também seria acessível o suficiente para estar disponível para uma família média, garantindo que mais de nós tenham acesso a informações sobre a qualidade do ar em nossa área local e de hora em hora. Além de ajudar as pessoas a fazerem escolhas informadas, nossa esperança é que esses dados também possam alimentar um banco de dados de monitoramento de poluição nacional, até mesmo mundial, a fim de efetuar uma ação positiva na qualidade do ar. "
Adam Brunton, diretor de desenvolvimento de negócios da M-SOLV, que estão fabricando o NÃO 2 dispositivo de detecção, disse, "Uma coisa boa sobre esse sensor é que ele é feito usando equipamentos e materiais familiares que já temos em nossa sala limpa de fabricação de eletrônicos de grande área aqui em Oxford. Isso significa que ele é compatível com as técnicas de fabricação de smartphones padrão e pode ser facilmente integrado com processamento eletrônico, comunicações sem fio, redes móveis, etc. Obter acesso remoto aos dados de um dispositivo individual ou de uma enorme rede desses sensores é, portanto, um processo bastante simples. "
