Elementi di rilevamento ottico per i gas residui
Per il rilevamento di concentrazioni di gas riduttori o ossidanti delle dimensioni fino a 10 parti per miliardo, il progetto NANOPHOS puntava a superare i concetti dei sensori di gas elettrochimici o spettroscopici consolidati. Sfruttando le tecnologie di nanofotonica emergenti, è stata sviluppata una nuova classe di sensori ottici per alleviare le carenze in termini di sensibilità e selettività. Basandosi sul rilevamento dei cambiamenti dell'indice di rifrazione dei film di ossido se esposti a gas nocivi, i sensori ottici promettono di migliorare molto la precisione delle misurazioni della concentrazione dei gas. Film sottili di ossido di zinco (ZnO), diossido di stagno (SnO2) e di altri materiali di base inorganici sono stati usati come mezzo di rilevamento con tempi di risposta molto rapidi. Le alterazioni delle proprietà ottiche si potrebbero rilevare tramite un sistema di interrogazione ottica che genera fasci di luce da dirigere direttamente verso i film sottili di ossido. I ricercatori presso l'Istituto di tecnologia elettronica in Polonia hanno accettato la sfida di produrre elementi ottici diffrattivi che rispondono agli idrocarburi e ad altri composti organici, inclusi gli alcoli. I reticoli ottici sono stati scritti su polimeri fotosensibili progettati appositamente con tecniche fotolitografiche e su strutture di film sottili di metallo/ossido di metallo multistrato. I materiali polimerici sono trasparenti su una vasta regione della lunghezza d'onda, ma soffrono di diversi svantaggi, inclusi un ampio coefficiente di espansione termica e la degradazione a seguito di illuminazione prolungata. D'altro canto, i reticoli ottici a base di ossido di metallo hanno fornito l'aumento di selettività desiderato. Le variazioni dell'efficienza di diffrazione dei reticoli, non solo a seguito dei cambiamenti dell'indice di rifrazione, ma anche della geometria, si possono usare per misurare concentrazioni di gas estremamente basse. Altre caratteristiche vantaggiose di questi elementi di rilevamento includono la possibilità di operare a temperatura ambiente e in condizioni insolite ed estreme.
