Birgitta Schultze-Bernhardt (2ª à direita) e sua equipe no primeiro espectrômetro UV de pente duplo de banda larga do mundo. Crédito:Lunghammer - NAWI Graz A luz solar tem uma grande influência nos processos químicos. A sua radiação UV de alta energia, em particular, é fortemente absorvida por todos os materiais e desencadeia reações fotoquímicas das substâncias presentes no ar. Um exemplo bem conhecido é a formação de ozônio troposférico quando a luz UV atinge os óxidos de nitrogênio.
Uma equipe de pesquisa liderada por Birgitta Schultze-Bernhardt, do Instituto de Física Experimental da Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz), está agora utilizando esse alto potencial de reação para um novo método de monitoramento ambiental. Eles desenvolveram o primeiro espectrômetro UV de banda larga de pente duplo do mundo, com o qual os poluentes atmosféricos podem ser medidos continuamente e sua reação com o meio ambiente pode ser observada em tempo real.
Um artigo sobre o desenvolvimento foi publicado na revista Optica .
Os espectrômetros de pente duplo existem há quase 20 anos. Aqui, uma fonte emite luz em uma ampla faixa de comprimento de onda que, quando organizada de acordo com suas frequências ópticas, lembra os dentes de um pente. Se esta luz penetra numa amostra de material gasoso, as moléculas que ela contém absorvem parte da luz. Os comprimentos de onda de luz alterados permitem tirar conclusões sobre os ingredientes e propriedades ópticas do gás analisado.
Os pulsos de luz do laser fazem com que as moléculas de gás girem e vibrem
A característica especial do espectrômetro desenvolvido por Birgitta Schultze-Bernhardt é que um sistema de laser emite pulsos duplos de luz no espectro ultravioleta. Quando esta luz UV encontra moléculas de gás, excita-as electronicamente e também faz com que rodem e vibrem – as chamadas transições rovibrónicas – que são únicas para cada substância gasosa.
Além disso, o espectrômetro UV de pente duplo de banda larga combina três propriedades que os espectrômetros convencionais até agora só conseguiram oferecer parcialmente:
- Uma grande largura de banda da luz UV emitida, o que significa que uma grande quantidade de informações sobre as propriedades ópticas das amostras de gás pode ser coletada com uma única medição.
- Uma alta resolução espectral, que no futuro também permitirá a investigação de misturas complexas de gases, como a atmosfera da nossa Terra.
- Acelere os tempos de medição ao analisar as amostras de gás.
"Isso torna nosso espectrômetro adequado para medições sensíveis, pelas quais mudanças nas concentrações de gases e o curso das reações químicas podem ser observadas com muita precisão", explica Lukas Fürst, Ph.D. aluno do grupo de trabalho Coherent Sensing e primeiro autor da publicação.
Primeiro autor Lukas Fürst inclinando-se sobre o espectrômetro UV de pente duplo de banda larga que combina uma ampla largura de banda de luz UV emitida, alta resolução espectral e tempos de medição curtos. Crédito:Lunghammer - NAWI Graz
Desenvolvido e testado usando formaldeído como exemplo
Os pesquisadores desenvolveram e testaram seu espectrômetro usando formaldeído. O poluente atmosférico é produzido pela queima de combustíveis fósseis e madeira, bem como em ambientes internos, por meio de vapores de adesivos usados em móveis.
“Com o nosso novo espectrômetro, as emissões de formaldeído nas indústrias têxteis ou de processamento de madeira, bem como nas cidades com níveis elevados de poluição atmosférica, podem ser monitoradas em tempo real, melhorando assim a proteção do pessoal e do meio ambiente”, explica Birgitta Schultze-Bernhardt.
A aplicação do espectrômetro também pode ser transferida para outros poluentes atmosféricos, como óxidos de nitrogênio e ozônio e outros gases residuais relevantes para o clima. A equipe de pesquisa espera que isso forneça novas descobertas sobre seus efeitos na atmosfera. Com base nisso, novas estratégias para melhorar a qualidade do ar poderiam ser derivadas.
