Un equipo del Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC ha desarrollado un innovador sensor que cambia de color para detectar contaminantes y compuestos orgánicos volátiles (VOCs) en tiempo real. Este dispositivo, basado en polímeros, ofrece una respuesta visual inmediata al entrar en contacto con diferentes sustancias, facilitando el control de la calidad del aire sin necesidad de sistemas electrónicos complejos. La tecnología, publicada en la revista Advanced Optical Materials, permite identificar compuestos volátiles mediante un patrón cromático que se genera a partir de la curvatura del sensor. Este avance promete aplicaciones en control medioambiental, diagnóstico médico y seguridad industrial, destacando su capacidad para discriminar entre distintos tipos de compuestos gracias a las propiedades solubles de los materiales utilizados.
Un sensor innovador que cambia de color promete transformar la forma en que se detectan contaminantes y compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Un equipo del Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC (IMB-CNM-CSIC) ha creado un dispositivo basado en polímeros que se curva y modifica su tonalidad al entrar en contacto con diversas sustancias. Esta tecnología, recientemente publicada en la revista Advanced Optical Materials, facilita una lectura visual inmediata sin requerir sistemas electrónicos complejos, lo que podría simplificar el control de la calidad del aire y abrir nuevas oportunidades en áreas como el diagnóstico médico y la seguridad industrial.
Los compuestos orgánicos volátiles son comunes tanto en el aire exterior como en productos cotidianos, representando un reto significativo para su monitoreo con herramientas simples. Para abordar esta problemática, el equipo ha desarrollado un dispositivo que combina dos polímeros —materiales plásticos sensibles a los vapores— con nanoestructuras fotónicas. Estas micro-ranuras descomponen la luz y otorgan color al material. Al entrar en contacto con distintas sustancias, el dispositivo se curva y cambia de color, proporcionando una respuesta visual inmediata.
“Esta tecnología permite detectar e identificar compuestos volátiles y contaminantes de manera rápida”, afirma Mar Álvarez, científica del IMB-CNM que lidera la investigación.
El sensor desarrollado es mecanocrómico, lo que significa que cambia de color bajo estímulos mecánicos. Consiste en una lengüeta flexible sostenida por un extremo, fabricada con dos tipos de polímeros: polidimetilsiloxano (PDMS) y tiol?eno?epoxi no estequiométrico (OSTE+). Cuando esta lengüeta entra en contacto con diferentes vapores, cada material se expande a diferentes tasas, provocando que el dispositivo se curve y presente un patrón cromático único para cada sustancia.
Además, una de las superficies del sensor contiene nanoestructuras que descomponen la luz en colores visibles. Así, cuando los polímeros reaccionan al contacto con un compuesto específico, la lengüeta se curva y muestra un gradiente de colores. A medida que aumenta la curvatura, también lo hace el espectro visible a lo largo de la lengüeta.
A pesar de que existen sistemas comerciales capaces de detectar VOCs en el aire, estos no pueden identificar el tipo específico de compuesto; solo miden la concentración total. El avance presentado por el IMB-CNM simplifica tanto la detección como la discriminación entre diferentes compuestos orgánicos volátiles.
“La capacidad de discriminación se debe a las diferencias en solubilidad entre los dos polímeros respecto a los diversos compuestos orgánicos”, explica Ferran Pujol, investigador postdoctoral del IMB-CNM y primer autor del estudio. “Hemos podido identificar qué parámetros de solubilidad influyen en la respuesta del sensor según cada tipo de compuesto”.
A diferencia de otros sistemas que requieren superficies químicas específicas para cada compuesto, este sensor distingue los VOCs mediante las reacciones naturales de sus materiales sin necesidad de diseños moleculares personalizados.
Los próximos pasos incluyen ampliar el rango de compuestos orgánicos volátiles detectables e integrar técnicas de Inteligencia Artificial para mejorar su funcionamiento fuera del laboratorio. Además, se prevé probar el dispositivo para detectar VOCs presentes en el aliento humano, donde algunos actúan como biomarcadores para enfermedades, facilitando diagnósticos tempranos o seguimiento de exposiciones químicas.
Es un dispositivo que cambia de color al entrar en contacto con diferentes contaminantes y compuestos orgánicos volátiles (VOCs), ofreciendo una lectura visual inmediata sin necesidad de sistemas electrónicos complejos.
El sensor está basado en dos polímeros que reaccionan a los vapores. Al entrar en contacto con diferentes sustancias, el sensor se curva y modifica su color, permitiendo identificar compuestos volátiles rápidamente.
Las aplicaciones incluyen el control de la calidad del aire, diagnóstico médico y seguridad industrial, facilitando la detección de contaminantes en tiempo real.
A diferencia de otros dispositivos que solo detectan la concentración total de VOCs, este sensor puede discriminar entre diferentes compuestos y es mucho más pequeño y económico.
Basta con utilizar una luz blanca y una cámara para observar el patrón cromático en tiempo real, lo que se puede hacer incluso con un teléfono inteligente.
Se planea ampliar el rango de compuestos que se pueden detectar e integrar técnicas de Inteligencia Artificial para mejorar su funcionamiento fuera del laboratorio.