Il sensore che vira al rosso per il monitoraggio dell’aria

Nel campo del monitoraggio ambientale, il gruppo di ricerca Rely-Photonics del dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Universita’ di Genova ha fatto un ulteriore passo avanti sviluppando dei nuovi sensori colorimetrici. Ispirati a sistemi naturali come le ali delle farfalle Morpho o le piume del pavone, sono basati su un sistema di interazione tra la luce e una nanostruttura ingegnerizzata; tale sistema genera fenomeni complessi in grado di conferire colore anche a materiali trasparenti.
Il colore, che non appartiene a coloranti o pigmenti, puo’ essere controllato, per esempio quando il sensore interagisce con un inquinante.
Per realizzare la nanostruttura dei sensori vengono assemblati decine di strati di materiali plastici trasparenti, ciascuno con uno spessore piu’ di mille volte inferiore al diametro di un capello.
I polimeri impiegati, invece, possono essere ricavati da scarti industriali, da fonti rinnovabili oppure essere il risultato di altissima tecnologia industriale per permette l’interazione con diverse classi di inquinanti e crea un nuovo sensore olistico, che non ha bisogno di recettori chimici.
Grazie all’impiego di un polimero speciale, sviluppato da Solvay Specialty Polymers Italy, il gruppo genovese ha sviluppato sensori in grado di rilevare qualsiasi classe di composti.
Il funzionamento e’ semplice: quando le molecole di inquinante incontrano il sensore si diffondono all’interno degli strati polimerici, la cui permeabilita’ e le cui proprieta’ sono opportunamente ingegnerizzate. Questo processo stabilisce delle interazioni molecola-polimero che modificano la nanostruttura e, di conseguenza, il colore del sensore. Anche quest’ultimo, infatti, e’ ingegnerizzato dai ricercatori: il colore di partenza e’ un’accesa tonalita’ verde che, dopo l’esposizione agli inquinanti, si trasforma diventando rossa.
Un’analisi spettrale della risposta all’inquinante, infine, permette di identificare la molecola o addirittura miscele di inquinanti e loro concentrazione con limiti di rilevabilita’ anche inferiori alla parte per milione.
Le applicazioni dei nuovi sensori saranno molteplici: monitoraggio ambientale, controllo dei processi industriali, valutazione sullo stato di conservazione degli alimenti e tanti altri ambiti che prevedono la rilevazione di inquinanti in atmosfera.