In una soluzione colorata a un problema pericoloso, Scienziati australiani stanno adattando un componente di celle solari all'avanguardia per progettare un rapido, sistema di rilevamento a base di luce per le tossine mortali.

Sebbene l'uso di agenti di guerra chimica come la mostarda di zolfo, meglio conosciuta come gas mostarda, sia vietata a livello internazionale, ci affidiamo ad altri prodotti chimici rigorosamente controllati per l'agricoltura, dell'industria e per tutta la nostra vita quotidiana, compresi fumiganti come lo ioduro di metile, che viene utilizzato per controllare insetti e funghi. Le quantità errate o l'uso scorretto di questi fumiganti possono essere dannosi per le persone e degradare lo strato di ozono.

Perché è invisibile e non ha odore, è difficile dire se siano presenti quantità pericolose di ioduro di metile, e fino ad ora il modo migliore per verificarlo era in un laboratorio utilizzando costosi, attrezzatura complicata, che non è pratico in molte impostazioni del mondo reale. Alcuni più economici, sono stati provati metodi di rilevamento leggeri, ma non avevano abbastanza sensibilità e impiegavano troppo tempo per ottenere risultati.

Ora, la ricerca condotta dall'ARC Center of Excellence in Exciton Science ha trovato un modo per rilevare lo ioduro di metile attraverso cambiamenti di colore, con, per la prima volta, la precisione, flessibilità e velocità necessarie per l'uso pratico. È importante sottolineare che questo nuovo meccanismo di rilevamento è sufficientemente versatile da poter essere utilizzato per rilevare un'ampia gamma di fumiganti e agenti di guerra chimica.

Lavorando con l'agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO e il Dipartimento della Difesa, i ricercatori hanno preso in prestito una nuova tecnologia utilizzata per migliorare l'energia solare, nanocristalli sintetici basati su una struttura di perovskite, e l'hanno trasformata in un metodo di rilevamento.

Il loro approccio si basa sul fatto che questi nanocristalli altamente fluorescenti reagiscono con il fumigante causando un cambiamento nel colore della luce che emettono. La presenza di ioduro di metile fa sì che l'emissione di nanocristalli si sposti dal verde al giallo, e poi all'arancione, rosso, e infine rosso intenso, a seconda della quantità di fumigante presente.

"I nanocristalli di perovskite hanno dimostrato di essere un emettitore di luce molto efficiente, " ha detto l'autore principale Dr. Wenping Yin della Monash University.

"Qui abbiamo mostrato che lo ioduro di metile può reagire con tali perovskiti, e farlo molto rapidamente seguendo un semplice passaggio di attivazione chimica. criticamente, questa fase di attivazione riduce il tempo di risposta del sensore da poche ore a pochi secondi."

In questo processo, gli ioni che formano i nanocristalli cambiano rapidamente quando sono esposti allo ioduro di metile innescato da una reazione chimica.

La reazione prevede lo scambio di bromuro con ioduro all'interno del nanocristallo stesso, che provoca il cambiamento di colore.

In definitiva, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che il cambiamento di colore dipende dalle concentrazioni di nanocristalli di perovskite e di ioduro di metile.

"Sebbene il meccanismo chimico sia molto complicato, il risultato è solo un cambiamento di colore della luce prodotta dai nanocristalli, che è molto facile da rilevare, " ha detto Wenping.

Il nuovo meccanismo ha la gamma più ampia, la massima sensibilità e la risposta più rapida mai raggiunte per una tecnica che non si basa su costose strumentazioni di laboratorio, producendo i suoi risultati in circa cinque secondi a temperatura ambiente.

I ricercatori ora sperano che i loro risultati forniranno una piattaforma per la creazione di un dispositivo di prova che può essere utilizzato in applicazioni del mondo reale.

L'autore senior, il professor Jacek Jasieniak, ha dichiarato:"Abbiamo compreso il meccanismo fondamentale per ciò che è necessario per subire questo rilevamento colorimetrico. Ora si tratta di costruire un prototipo di dispositivo di rilevamento.

"Ha bisogno di ulteriori sviluppi per realizzare il suo vero potenziale per un rilevamento più ampio di diversi tipi di specie di alogenuro di metile, così come pesticidi e agenti di guerra chimica, come gas lacrimogeni, e iprite, ma la scena è pronta".

Scienziato della difesa e ricercatore partner industriale, La dott.ssa Genevieve Dennison ha dichiarato:"Siamo molto entusiasti del potenziale dimostrato da questo lavoro e non vediamo l'ora di applicare la tecnologia per proteggere i nostri militari e i primi soccorritori".