SENSORES NANOMÉTRICOS
El alarmante aumento de los índices de contaminación medioambiental está generando un creciente e imprescindible interés en el control y regulación de las emisiones contaminantes. En la atmósfera aparecen cada vez con mayor frecuencia gases como el CO o el NO2, en concentraciones altamente peligrosas para nuestra salud y para el Medio Ambiente. Por lo tanto, en la actualidad se están intentendo desarrollar dispositivos capaces de detectar éstos y otros gases en pequeñas concentraciones. Además de en aplicaciones medioambientales, el uso de estos sensores de gases se requiere en otros campos como la medicina, el uso doméstico o el industrial. La mayoría de estos dispositivos son capaces de detectar gases en pequeñas concentraciones de incluso partes por millón (ppm), sin embargo aún puede mejorarse la eficiencia de respuesta de estos sensores, así como aumentar los niveles de detección, la selectividad o la sensibilidad ante un mayor número de gases. El constante desarrollo de la nanotecnología ha permitido conseguir estos objetivos gracias al elevado grado de control alcanzado en la síntesis e implementación de materiales nanoestructurados con dimensiones cada vez más pequeñas. La mayoría de estos sistemas detectores de gases funcionan modulando como una respuesta eléctrica, las variaciones de conductividad provocadas por un entorno gaseoso determinado. Cuanto mayor sea la superficie de contacto entre la atmósfera y el detector, mayor será el número de moléculas gaseosas que reaccionen. Por lo tanto se fabrican sensores a partir de materiales compuestos por granos de dimensiones nanométricas, puesto que de esta forma aumenta la relación entre la superficie y el volumen del sistema detector, y en consecuencia la respuesta del material. Trabajos como los de Rella, publicados en la revista Sensors & Actuators, demuestran la elevada respuesta que presentan sensores de óxido de estaño (SnO2) compuestos por granos de 10 nm, ante gases como CO y NO2. Si bien el SnO2 es el material empleado con mayor profusión en la fabricación de sensores de gases, igualmente se emplean otros óxidos semiconductores como el TiO2 o el WO3.
Pero la Nanotecnología presenta otras alternativas en el desarrollo de dispositivos sensores de gases, como son el dopado con nanopartículas de paladio y la utilización de nanotubos de carbono. Al recubrir los nanotubos con una serie de enzimas específicas (ECNT), se han conseguido realizar análisis químicos para fines médicos y medioambientales.
Tags: contaminación medioambiental, nanotecnología, sensores de gases
Sindicación
2006-12-19 a las 5.36 pm
Una vez más se pone de manifiesto la tremenda aplicabilidad de los nanotubos de carbono, esta vez como sensores nanométricos. La elevada superficie específica de los nanotubos (superficie por unidad de masa) permite el anclaje y el recubrimiento de los mismas por enzimas específicas del analito que nos interesa, de esta forma se incrementa la exposición al analito que puede ser identificado, por ejemplo, mediante una reacción enzimática
(http://www.nano-proprietary.com/TechnologyPlatforms/ECNT.asp)
Lo cierto es que los nanotubos de carbono son muy útiles como sensores químicos (http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/287/5453/622)(http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/299/5609/1042), la resistencia eléctica de los nanotubos de carbono monocapa puede sufrir grandes variaciones en función de las sustancias que se encuentran en el entorno. No sólo ofrecen una gran sensibilidad sino que además responden a las pequeñas variaciones rápidamente, mucho más que los sensores convencionales.
El mayor inconveniente estaría quizá en su elevado precio ya que los nanotubos de carbon de una sola capa son muy caros.
2007-01-11 a las 4.29 pm
Como bien apuntas en tu comentario, uno de los mayores inconvenientes que presenta la aplicabilidad de los nanotubos de carbono, reside en sus elevados costes de producción a escala industrial. Además, en ocasiones las propiedades que caracterizan la funcionalidad de estas estructuras, no son del todo reproducibles, de ahí que el proceso de incorporación de los nanotubos de carbono a la vida cotidiana no sea inmediato.
2007-01-14 a las 4.04 pm
En el campo de la medicina el uso de nanosensores está también en auge, como se demuestró con la publicación de una noticia donde se explica como Ingenieros holandeses han conseguido elaborar y “afinar” nanotubos de carbono gracias a un sistema de aplicación de corriente alterna, que consigue que dichos nanotubos pasen de un estado de suspensión incontrolada a un estado de vibración y tensión, como si fuera la microscópica cuerda de un piano. Conocer y controlar la actividad de estos minúsculos cables podría tener diversas aplicaciones, como el desarrollo de sensores de masa hipersensitivos o la mejora del sistema GSM.(http://www.usr.com/support/3cxm756/3cxm756-spanish-ug/3C756-32.htm)(http://www.tendencias21.net/Ingenieros-holandeses-afinan-nanotubos-como-cuerdas-de-piano_a1252.html)
Los cables miden aproximadamente dos nanómetros de diámetro y un micrometro de largo. Los nanotubos fueron acoplados a electrodos e inicialmente colocados sobre una capa de óxido de silicio, parcialmente tratada con ácido, lo que provocó que los tubos se separaran y quedaran suspendidos.
El logro de esta prueba radica en el desarrollo de un modelo que puede predecir satisfactoriamente las vibraciones de los nanotubos. Estos nanotubos vibrantes podrían tener diversas aplicaciones en el futuro.
Por ejemplo, podrían servir para desarrollar sensores de masa hipersensitivos. (http://www.forosdeelectronica.com/about357.html) Los nanotubos son extremadamente ligeros, por lo que si se suspende algo desde el tubo, como un virus, cualquier cambio en su masa vendría definido por una modificación del patrón vibracional. Desde esa perspectiva, podría determinarse el tamaño de la masa extra y deducir a partir de esa información el virus que se analiza.
2007-02-02 a las 12.15 pm
Los nanosensores podrían olfatear las moléculas en el aire o el sabor de éstas en un líquido, lo que abre una amplia gama de aplicaciones que van desde la seguridad ciudadana a los detectores médicos. Dado el diminuto tamaño de tales sensores (cada nanotubo (http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanotubos.htm) de carbono es de una milmillonésima de metro de ancho), A. T. Charlie Johnson (profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Pensilvania) ( http://www.physics.upenn.edu/facultyinfo/johnson.html) y sus colegas, creen que formando retículas de estos sensores, las mismas podrían servir como sistemas de detección pasiva en casi cualquier situación. La superficie del sensor también es capaz de autorregenerarse, con lo que cada sensor se puede emplear para más de 50 exposiciones a las substancias objetivo, lo que significa que no habría necesidad de reemplazarlos frecuentemente.
Aunque los nanotubos tienen muchas aplicaciones, son sumamente sensibles a las variaciones electrostáticas en su ambiente, tanto si el nanotubo está dentro de un líquido o en el aire. Cuando la porción de ADN (http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/10/los-nanotubos-de-carbn-ofrecen-nuevas.htm) del nanosensor hace contacto con una molécula objetivo, se produce un ligero cambio en la carga eléctrica cercana al nanotubo; entonces éste recoge ese cambio, convirtiéndolo en una señal eléctrica que puede reconocerse.
2007-02-27 a las 1.32 pm
Es indudable el potencial uso de los nanotubos de carbono tanto en sistemas de detección (como algunos de los que apuntáis en vuestros comentarios), así como en el campo de la medicina (algunas de estas aplicaciones ya se han comentado en otra de las categorías que conforman este blog: http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/category/nanotecnologia-y-salud/). Sin embargo no debe olvidarse que si bien la polivalencia de estas nanoestructuras es una ventaja en la fabricación de dispositivos, los nanotubos de carbono no son siempre la solución más acertada. En ocasiones ya existen otros nanomateriales que cumplen algunas de las funciones para las que se están diseñando los nanotubos. El hecho de que en un futuro estos nanotubos pudiesen formar parte de tantos nanodispositivos podría provocar que en la actualidad la investigación se diversifique en exceso.