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Imagem: Grupo Bezdek / ETH Zurique
O oxigénio desempenha um papel crucial tanto na vida como em vários processos químicos, tornando a sua medição precisa vital em numerosas aplicações industriais e médicas. Os recentes avanços neste domínio resultam dos esforços de investigação da ETH Zurich, onde uma equipa liderada pelo Professor Máté Bezdek desenvolveu um novo sensor de oxigénio de alto desempenho ativado por luz. Este sensor foi concebido para funcionar eficazmente na monitorização ambiental, um sector cada vez mais dependente de medições precisas de oxigénio.
Num estudo publicado na revista Advanced Science, Bezdek e os seus colegas apresentam um sensor capaz de detetar com precisão o oxigénio em misturas complexas de gases, mantendo as propriedades necessárias para a sua utilização no terreno. De acordo com Bezdek, "ao contrário de outros gases, o oxigénio impede esta transferência de carga no sensor ativado, o que altera a sua resistência", ilustrando o mecanismo inovador utilizado na reação do sensor. Isto é conseguido através de um fotossensibilizador que, quando exposto à luz verde, facilita a transferência de electrões para um material compósito feito de dióxido de titânio e nanotubos de carbono, activando o material para uma maior sensibilidade ao oxigénio.
Um dos principais desafios das tecnologias de medição de oxigénio existentes tem sido o seu tamanho, consumo de energia e custo, que muitas vezes as tornam impraticáveis para aplicações móveis ou utilização contínua ao ar livre. O novo sensor aborda estas questões, apresentando uma sensibilidade que lhe permite detetar o oxigénio no meio de um milhão de partículas de gás, mantendo-se resistente à humidade e a outros gases interferentes. Lionel Wettstein, estudante de doutoramento e primeiro autor do estudo, observa que os métodos convencionais sacrificam normalmente a sensibilidade elevada em detrimento de outros critérios de desempenho, que esta nova tecnologia pretende equilibrar eficazmente.
A equipa de Bezdek está a procurar ativamente parcerias industriais para fazer avançar o desenvolvimento da sua tecnologia de sensores patenteada. O volume de mercado anual estimado para sensores duráveis e fiáveis que medem especificamente o oxigénio em misturas de gases é de aproximadamente 1,4 mil milhões de dólares americanos. Além disso, os investigadores estão a explorar o potencial do seu material sensor para detetar outros gases importantes para o ambiente, nomeadamente poluentes à base de azoto, que se sabe contribuírem para a fertilização excessiva e subsequente poluição em contextos agrícolas. Bezdek sublinha a necessidade de "sensores que permitam uma fertilização precisa dos campos" para atenuar a pegada ecológica da agricultura.
O sensor da equipa de investigação baseia-se numa conceção modular que se presta a modificações adicionais. Ao alterar a composição química do material do sensor, o grupo espera alargar as suas capacidades para incluir várias moléculas-alvo no espaço ambiental.
Com aplicações práticas que vão desde a análise dos gases de escape dos veículos até à monitorização de ecossistemas - como lagos, rios e solos - a introdução deste sensor poderá fornecer ferramentas eficazes para avaliações ambientais em tempo real. Wettstein salienta que "o teor de oxigénio nestes ecossistemas é um indicador importante da saúde ecológica", assinalando o potencial significado do sensor nos esforços de preservação ambiental.
Esta extensa investigação indica um promissor passo em frente no domínio da deteção de oxigénio, com implicações que podem melhorar a nossa compreensão da saúde ambiental e apoiar avanços tecnológicos sustentáveis.
