{"id":19035,"date":"2016-06-08T11:36:44","date_gmt":"2016-06-08T09:36:44","guid":{"rendered":"http:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/?p=19035"},"modified":"2016-06-08T12:32:25","modified_gmt":"2016-06-08T10:32:25","slug":"nuevos-sensores-opticos-permiten-detectar-contaminantes-al-agua-con-alta-precision","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/nuevos-sensores-opticos-permiten-detectar-contaminantes-al-agua-con-alta-precision\/","title":{"rendered":"Nuevos sensores \u00f3pticos permiten detectar contaminantes en el agua con alta precisi\u00f3n"},"content":{"rendered":"<p>Este nuevo tipo de sensor fot\u00f3nico se ha fabricado sobre una superficie transparente -de vidrio- y se basa en la excitaci\u00f3n infrarroja de polaritones plasm\u00f3nicos superficiales, un tipo de onda electromagn\u00e9tica que permite detectar peque\u00f1as concentraciones de sustancias contaminantes en el agua. El sensor aprovecha la existencia de resonancias moleculares en la regi\u00f3n espectral infrarroja para diferenciar sustancias contaminantes del agua. Es decir, la luz infrarroja utilizada en este trabajo es absorbida por las mol\u00e9culas de la sustancia con la que entra en contacto. Una misma sustancia puede absorber radiaci\u00f3n con longitudes de onda diversas -de acuerdo con su composici\u00f3n molecular- y cada porci\u00f3n del espectro que se absorbe se debe a una composici\u00f3n molecular espec\u00edfica. El hecho de que diferentes sustancias tengan resonancias diferentes sirve para detectar concentraciones de sustancias determinadas a trav\u00e9s de diferentes t\u00e9cnicas, como la del sensor que ahora han desarrollado. En el trabajo, el resultado del cu\u00e1l se acaba de publicar en la revista <em>Optics Letters<\/em>, se demuestra experimentalmente, por ejemplo, la detecci\u00f3n de un m\u00ednimo de 0.02 % de volumen de alcohol en agua pura.<\/p>\n<p>Este es uno de los resultados del prototipo actual, pero las simulaciones que ha hecho el grupo de investigaci\u00f3n F\u00edsica y Cristalograf\u00eda de Materiales de la URV prev\u00e9n que la sensibilidad del sensor se pueda aumentar todav\u00eda m\u00e1s. Este nivel de precisi\u00f3n en la detecci\u00f3n \u00f3ptica de contaminantes en el agua sobre una superficie de dimensiones milim\u00e9tricas puede tener un gran inter\u00e9s tecnol\u00f3gico puesto que este sensor, conectado mediante fibras \u00f3pticas, es capaz de incorporarse en cualquier elemento de vidrio, como por ejemplo probetas, puertas de microscopio o, incluso sobre pantallas de smartphones, ya que el sensor qu\u00edmico est\u00e1 dise\u00f1ado en una plataforma transparente. La novedad del trabajo recae tanto en el mecanismo de detecci\u00f3n como en su integrabilidad.<\/p>\n<p>La tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n consta de escritura l\u00e1ser 3D de femtosegundos (10-15 segundos = 0,000 000 000 000 001 segundos) sobre vidrio para realizar los elementos que gu\u00edan la luz, las gu\u00edas de onda, junto con la conexi\u00f3n de fibras \u00f3pticas comerciales, un hecho que facilita que esta tecnolog\u00eda pueda ser trasladada a escala industrial. El efecto plasm\u00f3nico se consigue depositando una capa nanom\u00e9trica de un material transparente conductor sobre la superficie del vidrio.<\/p>\n<h5>Detectar el hielo en las alas de los aviones<\/h5>\n<p>El sensor plasm\u00f3nico que ahora se ha dise\u00f1ado es una evoluci\u00f3n del que hab\u00eda patentado el mismo grupo de investigaci\u00f3n previamente y que se ha demostrado que se puede utilizar en ambientes extremos, como aviones, o entornos abrasivos sometidos a la erosi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Este sensor no tiene incorporada la capa nanom\u00e9trica y se basa en un mecanismo f\u00edsico diferente, pero tiene la ventaja de ser m\u00e1s robusto y, por lo tanto, puede soportar ambientes erosivos porque el vidrio tiene la misma dureza que las part\u00edculas del aire.<\/p>\n<p>La principal diferencia entre el agua l\u00edquida y la s\u00f3lida es que tienen una estructura molecular diferente. Este cambio de estructura molecular, ordenada en el caso de agua s\u00f3lida, es la que produce un cambio significativo en sus propiedades f\u00edsicas, en concreto, en las propiedades \u00f3pticas (\u00edndice de refracci\u00f3n y su absorci\u00f3n). Como el sensor que han patentado es muy sensible a los cambios en estas propiedades del agua, es capaz de detectar instant\u00e1neamente la formaci\u00f3n de hielo sobre su superficie. Y adem\u00e1s, como el \u00edndice de refracci\u00f3n var\u00eda mucho tambi\u00e9n con la temperatura, se puede monitorear la temperatura del agua desde -40 \u00baC hasta +40 \u00baC. El sensor es muy vers\u00e1til y el hecho de estar dise\u00f1ado para ser conectado con fibra lo hace muy interesante para aplicaciones aeron\u00e1uticas, donde el peso tiene que ser m\u00ednimo y, como las fibras \u00f3pticas son mucho m\u00e1s ligeras que los cables el\u00e9ctricos, son m\u00e1s deseables para ser integradas en un avi\u00f3n.<\/p>\n<p>El sensor de hielo ha sido validado en un t\u00fanel de hielo, en el centro IFAM-Fraunhofer de Alemania, donde ha sido sometido a condiciones reales de formaci\u00f3n de hielo en vuelo a velocidades de hasta 342 km\/h. El comportamiento del sensor ha sido muy satisfactorio porque se han detectado diferentes tipos de hielo con una rapidez mayor que la de cualquier otra tecnolog\u00eda de detecci\u00f3n de hielo para aviones existente. En estos momentos las instituciones que han participado en el proyecto JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration) -un programa de I+D entre Europa y Jap\u00f3n que estudia c\u00f3mo evitar, alertar y eliminar el hielo que se acumula en zonas del avi\u00f3n-, trabajan en solicitar un nuevo proyecto donde el sensor tendr\u00eda un papel central y ser\u00eda testado en aviones reales.<\/p>\n<p><strong>Referencia bibliogr\u00e1fica:<\/strong> Javier Mart\u00ednez, Air\u00e1n R\u00f3denas, Magdalena Aguil\u00f3, Toney Fernandez, Javier Solis, and Francesc D\u00edaz, \u00abMid-infrared surface plasmon polariton chemical sensing on fiber-coupled ITO coated glass,\u00bb Opt. Lett. <strong>41<\/strong>, 2493-2496 (2016) Doi: <a href=\"http:\/\/dx.doi.org\/10.1364\/OL.41.002493\">10.1364\/OL.41.002493<\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Investigadores del grupo de F\u00edsica y Cristalograf\u00eda de los Materiales de la URV han dise\u00f1ado un nuevo tipo de sensor fot\u00f3nico ultrasensible que puede detectar concentraciones de sustancias contaminantes en el agua en vol\u00famenes micro. Se trata de un prototipo que mejora el sensor patentado por el mismo grupo, que permite detectar el hielo de las alas de los aviones en ambientes extremos y que puede soportar la erosi\u00f3n sin dejar de funcionar<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":19039,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[117,102,255,83,100],"tags":[2702,1822,1875],"class_list":["post-19035","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-y-tecnologia","category-comunicacion-ciencia","category-facultad-quimica","category-general-es","category-investigacion","tag-fisica-y-cristalografia-de-los-materiales","tag-francesc-diaz","tag-sensor-optico"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19035","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=19035"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19035\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19039"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19035"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19035"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/diaridigital.urv.cat\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19035"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}