Elementos sensores para la detección óptica de oligogases
Con el objetivo de medir concentraciones de gases reductores y oxidantes tan increiblemente bajas como 10 partes por mil millones, el proyecto NANOPHOS se propuso superar los conceptos establecidos en el ámbito de la detección de gases por medios electroquímicos o espectroscópicos. Gracias a novedosas tecnologías de nanofotónica, se ha desarrollado una nueva clase de sensores ópticos para solucionar ciertas deficiencias relativas a la sensibilidad y selectividad. Los sensores ópticos, que se basan en la detección de cambios en el índice refractivo de las láminas de óxido al exponerse a gases peligrosos, pueden propiciar mejoras considerables de la precisión cuando se miden concentraciones de gases. Se utilizaron láminas finas de óxido de zinc (ZnO), dióxido de estaño (SnO2) y otras materias básicas e inorgánicas como medios de detección y se lograron tiempos de respuesta muy rápidos. Las alteraciones de sus propiedades ópticas pudieron detectarse mediante un sistema de interrogación óptica que proyecta haces de luz sobre las láminas finas de óxido. Se encomendó a investigadores del «Instituto de Tecnología Electrónica» (Polonia) la difícil tarea de fabricar elementos ópticos difractivos que reaccionaran a hidrocarburos y otros compuestos orgánicos, entre ellos alcoholes. Se escribieron rejillas ópticas en polímeros fotosensibles diseñados especialmente para el caso utilizando técnicas fotolitográficas y también en estructuras de láminas finas multicapa de metal y óxido de metal. Los materiales poliméricos son transparentes en una amplia región de longitud de onda, pero también presentan varios inconvenientes, como un elevado coeficiente de expansión térmica y la degradación tras recibir iluminación por tiempo prolongado. En cambio, las rejillas ópticas a base de óxido de metal proporcionaron la mejora de la sensibilidad que se buscaba. Las variaciones en la eficiencia de difracción de las rejillas, no sólo como consecuencia de cambios en su índice refractivo, sino también en su geometría, pueden aprovecharse para medir concentraciones de gases extremadamente bajas. Otras características ventajosas de estos elementos sensores son la posibilidad de funcionar a temperatura ambiente y también en condiciones inusuales y extremas del entorno.
