Imagen: Bezdek Group / ETH Zurich
El oxígeno desempeña un papel crucial tanto en la vida como en diversos procesos químicos, por lo que su medición precisa es vital en numerosas aplicaciones industriales y médicas. Avances recientes en este campo surgen de las investigaciones de la ETH de Zúrich, donde un equipo dirigido por el profesor Máté Bezdek ha desarrollado un novedoso sensor de oxígeno de alto rendimiento activado por luz. Este sensor ha sido diseñado para funcionar eficientemente en la monitorización ambiental, un sector que depende cada vez más de la precisión en las mediciones de oxígeno.
En un estudio publicado en la revista Advanced Science, Bezdek y sus colegas presentan un sensor capaz de detectar oxígeno con precisión en mezclas complejas de gases, manteniendo las propiedades necesarias para su uso en campo. Según Bezdek, «a diferencia de otros gases, el oxígeno dificulta la transferencia de carga en el sensor activado, lo que modifica su resistencia», lo que ilustra el innovador mecanismo empleado en la reacción del sensor. Esto se logra mediante un fotosensibilizador que, al exponerse a luz verde, facilita la transferencia de electrones a un material compuesto de dióxido de titanio y nanotubos de carbono, activando el material para una mayor sensibilidad al oxígeno.
Uno de los principales desafíos de las tecnologías actuales de medición de oxígeno ha sido su tamaño, consumo de energía y coste, lo que a menudo las hace poco prácticas para aplicaciones móviles o uso continuo en exteriores. El nuevo sensor aborda estos problemas, con una sensibilidad que le permite detectar oxígeno entre un millón de partículas de gas, a la vez que mantiene su resistencia a la humedad y otros gases interferentes. Lionel Wettstein, estudiante de doctorado y primer autor del estudio, señala que los métodos convencionales suelen sacrificar la alta sensibilidad en beneficio de otros criterios de rendimiento, que esta nueva tecnología busca equilibrar eficazmente.
El equipo de Bezdek busca activamente alianzas industriales para impulsar el desarrollo de su tecnología patentada de sensores. El volumen de mercado anual estimado para sensores duraderos y fiables que miden específicamente el oxígeno en mezclas de gases asciende a aproximadamente 1.4 millones de dólares estadounidenses. Además, los investigadores están explorando el potencial del material de sus sensores para detectar otros gases de importancia ambiental, en particular contaminantes nitrogenados que contribuyen a la sobrefertilización y la consiguiente contaminación en el sector agrícola. Bezdek enfatiza la necesidad de sensores que permitan una fertilización precisa de los campos para mitigar la huella ecológica de la agricultura.
El sensor del equipo de investigación cuenta con un diseño modular que permite modificaciones adicionales. Al modificar la composición química del material del sensor, el grupo espera ampliar sus capacidades para incluir diversas moléculas objetivo en el entorno.
Con aplicaciones prácticas que abarcan desde el análisis de emisiones de vehículos hasta la monitorización de ecosistemas —como lagos, ríos y suelos—, la introducción de este sensor podría proporcionar herramientas eficaces para la evaluación ambiental en tiempo real. Wettstein señala que «el contenido de oxígeno en estos ecosistemas es un indicador importante de la salud ecológica», lo que indica la posible importancia del sensor para la preservación del medio ambiente.
Esta extensa investigación indica un avance prometedor en el ámbito de la detección de oxígeno, con implicaciones que podrían mejorar nuestra comprensión de la salud ambiental y respaldar avances tecnológicos sostenibles.
