p Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu um dispositivo que pode identificar instantaneamente uma ampla gama de gases e produtos químicos transportados pelo ar. p O novo dispositivo de protótipo é portátil e adequado para implantação rápida por agências para identificar perigos aerotransportados, como de pequenas moléculas de gás como o dióxido de enxofre. Ele também pode identificar moléculas de compostos maiores, como benzeno, conhecido por ser prejudicial à saúde humana.

p Pode fornecer monitoramento em tempo real da qualidade do ar, como durante surtos de neblina, e auxiliar na detecção de vazamentos de gás e poluição do ar industrial.

p Desenvolvido por uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Associado Ling Xing Yi na Escola de Ciências Físicas e Matemáticas, a nova tecnologia foi relatada no mês passado na revista científica ACS Nano .

p Os métodos atuais de identificação de gases no ar usam uma técnica de laboratório chamada cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS), que é confiável, mas requer uma coleta de amostra tediosa e leva entre algumas horas e alguns dias para obter resultados de amostras de ar.

p Os cenários de emergência requerem uma análise rápida e contínua da contaminação potencial do ar, como após um desastre natural, derramamento de produtos químicos ou despejo ilegal de resíduos tóxicos, para que os responsáveis ​​pela resposta à emergência possam tomar as medidas adequadas.

p Como funciona o novo dispositivo

p O novo dispositivo usa um pequeno remendo feito de um nanomaterial poroso e metálico especial para capturar as moléculas de gás. Quando um laser é apontado a alguns metros de distância, a luz interage com as moléculas de gás, fazendo com que uma luz de menor energia seja emitida. Quando analisado, ele fornece uma leitura espectroscópica no formato de um gráfico.

p A leitura espectroscópica atua como uma "impressão digital química" correspondente a vários produtos químicos presentes no patch. Todo o processo leva cerca de 10 segundos para ser concluído.

p Essas impressões digitais químicas da amostra são comparadas com uma biblioteca digital de impressões digitais para determinar rapidamente quais produtos químicos foram detectados.

p Conhecida como espectroscopia Raman, esta é uma técnica estabelecida há muito tempo para identificar substâncias químicas. Tipicamente, tem sido usado apenas em amostras sólidas e líquidas, uma vez que os produtos químicos gasosos são muito diluídos para o laser e o detector captarem.

p Para superar essa limitação, Assoc Prof Ling e seu Ph.D. o aluno Phan Quang Gia Chuong desenvolveu uma nanoestrutura especial feita de um material sintético altamente poroso conhecido como estrutura metal-orgânica, que absorve ativamente e aprisiona moléculas do ar em uma 'gaiola'.

p Esta nanoestrutura também contém nanopartículas de metal, que aumentam a intensidade da luz que envolve as moléculas. O resultado é um aumento de um milhão de vezes nos sinais de espectroscopia Raman, o que permite a identificação das moléculas presas.

p Assoc Prof Ling disse que a gênese da invenção foi desencadeada por um incidente em Cingapura, onde houve relatos de um forte odor de gás em certas partes da ilha em 2017. A causa só foi determinada alguns dias depois, e foi rastreado até compostos orgânicos voláteis liberados por fábricas fora de Cingapura.

p Junto com seu marido, Dr. Phang In-Yee, líder de projeto e cientista do Instituto de Pesquisa e Engenharia de Materiais (IMRE), eles conceituaram a ideia de identificar gases instantaneamente à distância.

p "Nosso dispositivo pode funcionar remotamente, assim, a operação da câmera a laser e a análise de produtos químicos podem ser feitas com segurança à distância. Isso é especialmente útil quando não se sabe se os gases são perigosos para a saúde humana, "explica Assoc Prof Ling, Chefe da Divisão de Química e Química Biológica da NTU.

p O laser foi testado em experimentos para funcionar a até 10 metros de distância e pode ser projetado para alcançar distâncias maiores. Outro método possível é usar o chip para capturar gases, que é posteriormente analisado com um laser.

p Resultado ultra-sensível e preciso

p Em experimentos, a equipe mostrou que o dispositivo pode identificar moléculas transportadas pelo ar, como hidrocarbonetos poliaromáticos (PAH), incluindo naftaleno e derivados de benzeno, uma família de poluentes atmosféricos industriais incolores conhecidos por serem altamente cancerígenos.

p Ele pode detectar PAHs em concentrações de partes por bilhão (ppb) na atmosfera, bem como realizar o monitoramento contínuo da concentração dos diferentes tipos de gases como dióxido de carbono (CO ₂ ) na atmosfera, que pode ser uma aplicação útil em muitos ambientes industriais.

p O laser usado no dispositivo tem uma intensidade de energia de 50 miliwatts, mais de sete vezes mais fraco do que em outras aplicações da espectroscopia Raman. Isso torna o sistema mais seguro para operar e mais eficiente em termos de energia.

p Por meio do NTUitive, A inovação e empresa empresarial da NTU, a equipe entrou com um pedido de patente e agora está comercializando a tecnologia para uso no monitoramento de poluição, resposta a desastres químicos, bem como outras aplicações industriais.