Scienziati di Trinity e AMBER, il Centro di ricerca SFI per i materiali avanzati e la ricerca in bioingegneria, hanno scoperto un modo per fabbricare minuscoli sensori di gas che cambiano colore utilizzando nuovi materiali e una forma di stampa 3D ad alta risoluzione.

I sensori:reattivi, stampato, strutture ottiche microscopiche:possono essere monitorate in tempo reale, e utilizzato per la rilevazione di vapori di solventi nell'aria. Esiste un grande potenziale per l'utilizzo di questi sensori in ambienti collegati, dispositivi a basso costo per la casa, o integrato in dispositivi indossabili utilizzati per monitorare la salute umana.

La maggior parte delle persone trascorre gran parte della propria vita in casa, macchine, o ambienti di lavoro, quindi la capacità di monitorare in modo economico e accurato i livelli di inquinanti, Per esempio, potrebbe essere un punto di svolta in un contesto di salute e benessere.

Il lavoro è stato condotto da Larisa Florea, Professore assistente presso la Scuola di Chimica del Trinity, e Principal Investigator presso AMBER, in collaborazione con Louise Bradley, Professore alla Scuola di Fisica del Trinity, e realizzato in CRANN, il Trinity Center for Research on Adaptive Nanostructures and Nandevices. Collaboratore industriale e leader nel campo del gas sensing, Dott. Radislav Potyrailo di GE Research, Niskayuna New York, è stato anche coinvolto in tutto.

I risultati del team sono stati appena pubblicati come parte di un numero speciale che mostra il lavoro del professor Florea come ricercatore emergente nel Journal of Materials Chemistry C .

Autore principale dell'articolo di giornale, Dottor Colm Delaney, della Trinity's School of Chemistry e Research Fellow all'AMBER, disse:

"Più di 300 anni fa, Robert Hooke ha studiato per la prima volta i colori vibranti sull'ala di un pavone. Solo secoli dopo gli scienziati scoprirono che la colorazione effervescente era causata non dai pigmenti tradizionali ma dall'interazione della luce con minuscoli oggetti sulla piuma, oggetti delle dimensioni di pochi milionesimi di metro.

"Abbiamo preso questo disegno biologico, visto tutto il percorso da una gazza a un camaleonte, per creare dei materiali davvero entusiasmanti. Otteniamo questo utilizzando una tecnica nota come Direct laser-writing (DLW), che ci permette di focalizzare un laser in un punto estremamente piccolo, e per poi usarlo per creare minuscole strutture in tre dimensioni dai polimeri morbidi che sviluppiamo in laboratorio."

Collaboratore al progetto, Professore di Fotonica al Trinity, Louise Bradley, un investigatore finanziato presso AMBER, aggiunto:

"La ricerca che svolgiamo tra i due gruppi si concentra sul design, modellazione, e la fabbricazione di queste minuscole strutture in materiali sensibili agli stimoli. Jing Qian, un fantastico dottorato di ricerca studente nel mio laboratorio ha trascorso molto tempo a sviluppare progetti, e prevedere la risposta di diverse strutture, che possiamo avere rispondere alla luce, calore, e umidità per creare sistemi che possano davvero ricreare la vividezza, risposta furtiva, e capacità di mimetizzazione presenti in natura. I piccoli array reattivi, che sono più piccoli di una lentiggine, possono essere usati per dirci un'enorme quantità sulla chimica del loro ambiente."

Perché sono piccoli, sensori colorati utili? Mentre i sensori fisici tradizionali hanno rafforzato un mercato della vita connessa, esiste un ritardo nel basso costo, piattaforme di rilevamento chimico adattabili che possono essere utilizzate.

I sensori fotonici hanno compiuto notevoli passi avanti nel fornire alternative accurate e robuste, con un consumo energetico minimo, bassi costi di esercizio e alta sensibilità. Questa è un'area sulla quale il Dr. Potyrailo e GE Research hanno lavorato per la commercializzazione per molti anni.

Professoressa Larisa Florea, dalla Trinity's School of Chemistry e AMBER, disse:

"Abbiamo creato responsive, stampato, strutture ottiche microscopiche che possono essere monitorate in tempo reale, e utilizzato per il rilevamento di gas. La capacità di stampare un materiale così otticamente reattivo ha un profondo potenziale per la loro incorporazione in dispositivi connessi, dispositivi di rilevamento a basso costo per le case, o in dispositivi indossabili per il monitoraggio degli analiti.

"Passiamo la maggior parte della nostra vita nelle nostre case, macchine, o ambienti di lavoro. I modelli suggeriscono che la concentrazione di inquinanti può essere ovunque da 5-100 volte la concentrazione trovata all'esterno. Questo è un pensiero inquietante se si considera che l'Organizzazione Mondiale della Sanità suggerisce che il 90% della popolazione mondiale vive in aree che superano i limiti accettabili degli standard aerei. Questi inquinanti possono essere influenzati dall'aria ambiente, presenza chimica, fragranze, qualità del cibo, e l'attività umana e hanno un profondo effetto sulla nostra salute.

"Ad oggi, i sensori di gas per interni si sono concentrati quasi esclusivamente su perdite, Fumo, e rilevamento dell'anidride carbonica. Anche i progressi iterativi, includere l'umidità relativa, livelli di ossigeno, diossido di carbonio, carboni organici volatili (COV), e l'ammoniaca in tempo reale potrebbero svolgere un ruolo enorme nello sviluppo di un ecosistema di monitoraggio ambientale domestico. Ciò potrebbe garantire che il monitoraggio della salute e del benessere diventi centrale per il futuro dell'edilizia e dell'automazione domestica".