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Nuevo sensor óptico para detectar contaminantes en el agua

logo-sincMiembros del grupo de Física y Cristalografía de los Materiales de la Universitat Rovira i Virgili (URV) han creado un sensor fotónico ultrasensible que puede detectar concentraciones de sustancias contaminantes en el agua en volúmenes micro. Se ha fabricado sobre una superficie transparente (de vidrio) y se basa en la excitación infrarroja de polaritones plasmónicos superficiales, un tipo de onda electromagnética que permite detectar pequeñas concentraciones de sustancias contaminantes en el agua.

Este sensor, conectado mediante fibras ópticas, se puede conectar en cualquier vidrio, como probetas o pantallas de smartphones

El sensor aprovecha la existencia de resonancias moleculares en la región espectral infrarroja para diferenciar sustancias contaminantes del agua. Es decir, la luz infrarroja utilizada en este trabajo es absorbida por las moléculas de la sustancia con la que entra en contacto. Una misma sustancia puede absorber radiación con longitudes de onda diversas (de acuerdo con su composición molecular) y cada porción del espectro que se absorbe se debe a una composición molecular específica.

El hecho de que diferentes sustancias tengan resonancias diferentes sirve para detectar concentraciones de sustancias determinadas a través de diferentes técnicas, como la del sensor que ahora han desarrollado. En el trabajo, cuyos resultados se acaban de publicar en la revista Optics Letters, se demuestra experimentalmente, por ejemplo, la detección de un mínimo de 0,02 % de volumen de alcohol en agua pura.

Este es uno de los resultados del prototipo actual, pero las simulaciones que ha hecho el grupo de investigación Física y Cristalografía de Materiales de la URV prevén que la sensibilidad del sensor se pueda aumentar todavía más. Este nivel de precisión en la detección óptica de contaminantes en el agua sobre una superficie de dimensiones milimétricas puede tener un gran interés tecnológico puesto que este sensor, conectado mediante fibras ópticas, es capaz de incorporarse en cualquier elemento de vidrio, como por ejemplo probetas, puertas de microscopio o, incluso sobre pantallas de smartphones, ya que el sensor químico está diseñado en una plataforma transparente. La novedad del trabajo recae tanto en el mecanismo de detección como en su integrabilidad.

La tecnología de fabricación consta de escritura láser 3D de femtosegundos (0,000 000 000 000 001 segundos) sobre vidrio para realizar los elementos que guían la luz, las guías de onda, junto con la conexión de fibras ópticas comerciales, un hecho que facilita que esta tecnología pueda ser trasladada a escala industrial. El efecto plasmónico se consigue depositando una capa nanométrica de un material transparente conductor sobre la superficie del vidrio.

 

 

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