Caffè appena macinato, Popcorn, rifiuti organici o fumo – nel corso della vita, conosciamo profumi diversi e grazie al nostro naso, li distinguiamo e li identifichiamo anche senza vederne l'origine. Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno ora sviluppato un sensore a cui possono essere insegnati diversi profumi. Il "naso elettronico" deve essere adatto per l'uso quotidiano e per annusare potenziali pericoli, come cavi senza fiamma o cibo avariato, prima di un essere umano.

Il naso umano è costituito da circa dieci milioni di cellule olfattive con circa 400 diversi recettori olfattivi. Questi recettori percepiscono i profumi e generano uno schema di segnale specifico. Il cervello assegna il modello di segnale a un certo odore. "Usiamo il naso biologico come modello, "dice il dottor Martin Sommer, che coordina il progetto Smelldect presso l'Institute of Microstructure Technology di KIT. "Nel nostro naso elettronico, le nanofibre reagiscono a miscele di gas complesse, ad esempio i profumi, e generano anche modelli di segnale, in base alla quale il sensore identifica i profumi." L'obiettivo di Smelldect è sviluppare un sensore olfattivo a basso costo adatto alla produzione di massa e all'uso quotidiano.

Il naso elettronico misura solo pochi centimetri. Contiene l'elettronica necessaria, compresa la tecnologia per valutare i gas. Il "naso" è costituito da un chip sensore dotato di nanofili in biossido di stagno su molti sensori individuali. Il chip calcola modelli di segnale specifici dalle variazioni di resistenza dei singoli sensori. Questi dipendono dalle molecole nell'aria ambiente, differiscono per le diverse profumazioni e, quindi, sono caratteristici e riconoscibili. Se un modello specifico è stato insegnato al chip in precedenza, il sensore può identificare il profumo in pochi secondi.

Per avviare il processo, i ricercatori utilizzano un diodo a emissione di luce che è integrato nell'alloggiamento del sensore e irradia i nanofili con luce UV. Di conseguenza, la resistenza elettrica inizialmente molto elevata del biossido di stagno diminuisce, in modo tale da poter rilevare i cambiamenti di resistenza causati dalle molecole responsabili dell'odore e attaccate alla superficie del biossido di stagno. "Quando il sensore percepisce un odore, la resistenza diminuisce ulteriormente. Se un odore scompare, la resistenza elettrica aumenta nuovamente al livello iniziale e il "naso" è pronto per altre misurazioni, "Dice l'estate.

Il chip del sensore può apprendere una serie di profumi diversi e, quindi, può essere utilizzato per vari scopi:In casa per il controllo dell'aria ambiente o come rilevatore di fumo, durante la spesa per scoprire quanto è fresco il pesce o la carne, per controllare la qualità ad es. miele, o come il naso di un robot. "La difficoltà consiste nel fatto che un profumo non rimane sempre lo stesso. Ad esempio, l'odore di una rosa al sole è diverso da quello di una rosa sotto la pioggia, " dice il fisico. "Attualmente, stiamo addestrando il naso elettronico per usi specifici che possono essere scelti universalmente comunque."

Gli scienziati di KIT vogliono sviluppare un sensore a basso costo per il mercato di massa. "Nel futuro, il naso elettronico potrebbe essere incorporato in tutti i dispositivi elettrici per prevenire incendi dei cavi. Oppure può essere utilizzato negli smartphone. Quando vai a fare la spesa, ognuno potrebbe essere accompagnato dal proprio naso elettronico altamente sensibile, "Dice l'estate.

Per quanto riguarda la produzione industriale e la vendita, KIT è supportato dai partner del progetto JVI Elektronik e FireEater. Entrambi i partner hanno già collaborato con il KIT nell'ambito del progetto UE "SmokeSense" nel 2015 e hanno sviluppato un allarme antincendio intelligente basato su un naso elettronico. Rileva la carbonizzazione e i gas di combustione a bassa temperatura e consente un'analisi affidabile per identificare il materiale in combustione.