p Acidentes com gás, como vazamento de gás tóxico nas fábricas, vazamento de monóxido de carbono de caldeiras, ou sufocamento com gás tóxico durante a limpeza de poços de inspeção continuam a ceifar vidas e causar ferimentos. O desenvolvimento de um sensor que pode detectar rapidamente gases tóxicos ou bioquímicos ainda é uma questão importante na saúde pública, monitoramento ambiental, e setores militares. Recentemente, uma equipe de pesquisa da POSTECH desenvolveu um barato, sensor de holograma portátil ultracompacto que notifica imediatamente o usuário sobre a detecção de gás volátil. p Uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Professor Junsuk Rho dos departamentos de engenharia mecânica e química e pelo Dr. Inki Kim do Departamento de Engenharia Mecânica com o Professor Young-Ki Kim e Ph.D. O candidato Won-Sik Kim, do Departamento de Engenharia Química da POSTECH, integrou a metassuperfície com um modulador óptico de cristal líquido reativo a gás para desenvolver um sensor que fornece um alarme holográfico visual imediato quando gases nocivos são detectados. Os resultados deste estudo foram publicados em Avanços da Ciência em 7 de abril, 2021.

p Para aqueles que trabalham em ambientes perigosos, como plantas petroquímicas, sensores de gás são vida. Contudo, dispositivos convencionais de detecção de gás não são amplamente utilizados devido ao alto custo de serem feitos com máquinas e dispositivos eletrônicos complexos. Além disso, sensores de gás comerciais têm limitações por serem difíceis de usar, e têm baixa portabilidade e velocidade de reação.

p Para resolver esses problemas, a equipe de pesquisa utilizou a metassuperfície, bem conhecido como um futuro dispositivo óptico conhecido por ter o efeito de capa invisível ao fazer objetos visíveis desaparecerem ao controlar o índice de refração da luz. Metasurface é especialmente usado para transmitir hologramas bidirecionais ou imagens de vídeo 3-D controlando livremente a luz.

p Usando a metassuperfície, a equipe de pesquisa desenvolveu um sensor de gás que pode flutuar um alarme de imagem holográfica no espaço em apenas alguns segundos, usando o controle de polarização da luz transmitida que se transforma devido à mudança na orientação das moléculas de cristal líquido na camada de cristal líquido dentro do dispositivo sensor quando exposto a gás. Além disso, este sensor de gás desenvolvido pela equipe de pesquisa não requer suporte de dispositivos mecânicos ou eletrônicos externos, ao contrário de outros sensores de gás comerciais convencionais. Os pesquisadores usaram álcool isopropílico como gás perigoso alvo, conhecido como uma substância tóxica que pode causar dor de estômago, dor de cabeça, tontura, e até leucemia.

p O sensor recentemente desenvolvido foi confirmado para detectar até mesmo a quantidade mínima de gás de cerca de 200 ppm. Em um experimento real usando um marcador de quadro, uma fonte de gás volátil em nossa vida diária, um alarme holográfico visual apareceu instantaneamente no momento em que o marcador foi trazido para o sensor.

p Além disso, a equipe de pesquisa desenvolveu um método de impressão nanocompósito em uma etapa para produzir esse sensor de gás flexível e usável. A estrutura da metassuperfície, que foi previamente processado em um substrato duro, foi projetado para permitir a produção rápida com um processo de nanofusão de etapa única em um substrato curvo ou flexível.

p Quando o sensor flexível fabricado usando este método se afixa como um adesivo em óculos de segurança, ele pode detectar gás e exibir um alarme de holograma. Prevê-se que seja integrável com sistemas de display AR tipo vidro em desenvolvimento na Apple, Samsung, Google, e Facebook.

p Indo um passo adiante, a equipe de pesquisa está desenvolvendo um sensor ambiental de alto desempenho que pode exibir o tipo e o nível de concentração de gases ou produtos bioquímicos nas redondezas com um alarme holográfico, e está estudando técnicas de design óptico que podem codificar várias imagens holográficas. Se esses estudos forem bem-sucedidos, eles podem ser usados ​​para reduzir acidentes causados ​​por vazamentos bioquímicos ou de gás.

p "Este sensor de gás vestível ultracompacto recentemente desenvolvido fornece um alarme visual holográfico mais intuitivo do que os alarmes auditivos convencionais ou de luz simples, "comentou o Prof. Junsuk Rho." Prevê-se que seja especialmente eficaz em ambientes de trabalho mais extremos, onde o ruído acústico e visual são intensos. "