Em uma solução colorida para um problema perigoso, Cientistas australianos estão adaptando um componente de células solares de última geração para projetar um sistema rápido, sistema de detecção baseado em luz para toxinas mortais.

Embora o uso de agentes químicos de guerra, como a mostarda de enxofre - mais conhecido como gás mostarda - seja proibido internacionalmente, nós dependemos de outros produtos químicos estritamente controlados para a agricultura, indústria e ao longo de nossas vidas diárias, incluindo fumigantes como iodeto de metila, que é usado para controlar insetos e fungos. As quantidades erradas ou o uso incorreto desses fumigantes podem ser prejudiciais às pessoas e degradar a camada de ozônio.

Porque é invisível e não cheira, é difícil dizer se existem quantidades perigosas de iodeto de metila presente, e até agora a melhor maneira de testar isso era em um laboratório usando caras, equipamento complicado, o que não é prático em muitas configurações do mundo real. Alguns mais baratos, métodos de detecção leves foram tentados, mas eles não tiveram sensibilidade suficiente e demoraram muito para entregar resultados.

Agora, pesquisa liderada pelo ARC Center of Excellence in Exciton Science encontrou uma maneira de detectar iodeto de metila por meio de mudanças na cor, com - pela primeira vez - a precisão, flexibilidade e velocidade necessárias para o uso prático. Mais importante, este novo mecanismo de detecção é versátil o suficiente para uso na detecção de uma ampla gama de fumigantes e agentes de guerra química.

Trabalhando com a agência científica nacional da Austrália CSIRO e o Departamento de Defesa, os pesquisadores pegaram emprestado alguma nova tecnologia que está sendo usada para melhorar a energia solar - nanocristais sintéticos baseados em uma estrutura de perovskita - e a transformaram em um método de detecção.

Sua abordagem se baseia no fato de que esses nanocristais altamente fluorescentes reagem com o fumigante, causando uma mudança na cor da luz que emitem. A presença de iodeto de metila faz com que a emissão do nanocristal mude de verde para amarelo, e depois para laranja, vermelho, e finalmente vermelho profundo, dependendo da quantidade de fumigante presente.

"Os nanocristais de perovskita provaram ser um emissor de luz muito eficiente, "disse o autor principal, Dr. Wenping Yin, da Monash University.

"Aqui, mostramos que o iodeto de metila pode reagir com tais perovskitas, e faça isso muito rapidamente, seguindo uma etapa simples de ativação química. Criticamente, esta etapa de ativação reduz o tempo de resposta do sensor de algumas horas para apenas alguns segundos. "

Nesse processo, os íons que formam os nanocristais mudam rapidamente quando são expostos ao iodeto de metila desencadeado por uma reação química.

A reação envolve a troca de brometo por iodeto dentro do próprio nanocristal, o que resulta na mudança de cor.

Em última análise, os pesquisadores conseguiram demonstrar que a mudança na cor depende das concentrações de nanocristal de perovskita e iodeto de metila.

"Embora o mecanismo químico seja muito complicado, o resultado é apenas uma mudança de cor da luz produzida pelos nanocristais, que é muito fácil de detectar, "Disse Wenping.

O novo mecanismo tem o maior alcance, maior sensibilidade e resposta mais rápida já alcançada por uma técnica que não depende de instrumentação de laboratório cara, produzindo seus resultados em cerca de cinco segundos em temperatura ambiente.

Os pesquisadores agora esperam que suas descobertas forneçam uma plataforma para a construção de um dispositivo de teste que possa ser usado em aplicações do mundo real.

O autor sênior, o professor Jacek Jasieniak, disse:"Nós entendemos o mecanismo básico do que é necessário para passar por esse sensoriamento colorimétrico. Agora, trata-se de construir um protótipo de dispositivo sensor.

"É necessário um maior desenvolvimento para perceber seu verdadeiro potencial para a detecção mais ampla de diferentes tipos de espécies de haleto de metila, bem como pesticidas e agentes de guerra química, como gás lacrimogêneo, e gás mostarda, mas o palco está montado. "

Cientista de defesa e investigador parceiro da indústria, Dr. Genevieve Dennison disse:"Estamos muito entusiasmados com o potencial demonstrado por este trabalho e estamos ansiosos para aplicar a tecnologia para proteger nossos militares e primeiros socorros."