Nowy czujnik może przesyłać informację o niebezpiecznych substancjach chemicznych oraz o zepsutym jedzeniu do smartphon'a

Naukowcy z Instytutu Technologii w Massachusetts (MIT) opracowali sposób pozwalający na wykrycie niebezpiecznych gazów i zanieczyszczeń środowiska. Będzie to możliwe dzięki bezprzewodowemu czujnikowi, który będzie mógł być odczytywany przez smartphon'a.

To niedrogie urządzenie ma szerokie zastosowanie. Może być rozmieszczone w miejscach publicznych lub kontrolować stan jedzenia w magazynach. Chemicy udowodnili, że za pomocą tego systemu są w stanie wykryć amoniak, nadtlenek wodoru oraz cykloheksanon.

- Czujnik ten jest bardzo tani i wygodny w użyciu. Po prostu umieszczasz go w określonym miejscu a później przychodzisz i zczytujesz z niego informacje. Bez żadnych kabli czy zasilania. Wystarczy użyć swojej wyobraźni i pomyśleć do czego możesz wykorzystać ten system - powiedział profesor chemii z MIT Timothy Swager.

Swager jest głównym autorem artykułu na temat czujnika. Artykuł ten zamieszczony został w czasopiśmie ”Proceedings of the National Academy of Sciences”. Innymi autorami są student Joseph Azzarelli, stażystka Katherine Mirica oraz były stażysta w MIT Jens Ravnsbaek.

Uniwersalny wykrywacz gazu

Zespół Timothy'ego Swager'a przez kilka lat pracował nad czujnikiem wykrywającym gaz. Wzorowany był on na urządzeniu składającym się z prostych obwodów, zmodyfikowanych w taki sposób aby ich opór zmieniał się podczas kontaktu z określonymi substancjami chemicznymi. Pomiar zmian oporu pozwalał na wykrycie obecności gazu.

W odróżnieniu od innych tego typu urządzeń, system opracowany w MIT może działać praktycznie bez użycia energii i w temperaturze otoczenia. Według Swager'a pozwala to na umieszczenie czujnika w różnym środowisku oraz w w wielu innych urządzeniach.

To nowoczesne urządzenie posiada zmodyfikowaną etykietę radiowej komunikacji bliskiego zasięgu. Funkcjonuje ona jak kod kreskowy i pozwala na śledzenie samochodów czy środków farmaceutycznych poruszających się po magazynach lub zakładach produkcyjnych.

Etykiety te mogą być czytane przez większość nowoczesnych modeli telefonów komórkowych. Mogą one wysyłać krótkie sygnały magnetyczne na radiowej częstotliwości 13.56 Mg Hertz, które będą indukowały prąd w obwodzie etykiety co pozwoli na przekazanie informacji na niej zawartych do telefonu.

Aby dostosować etykiety do swoich potrzeb, badacze z MIT zrobili otwór w jej obwodzie elektrycznym. Następnie połączyli obwód z łącznikiem wykonanym z nanorurek węglowych, które mają zdolność do wykrywania konkretnych gazów. Dokonali tego za pomocą mechanicznego ołówka, który skonstruowali w 2012 roku. Jego rysik zastąpili sprężonym proszkiem nanorurek węglowych i „wrysowali” go na etykietę. Tak zmodyfikowane etykiety naukowcy nazywają CARD (chemically actuated resonant devices).

W momencie kiedy nanorurki węglowe powiążą się z gazem ich zdolność do zachowania energii elektrycznej zmienia się, co powoduje przesunięcie się częstotliwości fal radiowych tak, aby informacje mogły zostać przesłane do urządzenia.

Na ten moment dostępne są czujniki, które wykrywają tylko jeden rodzaj gazu, jednak telefon może czytać ich wiele. Aby wszystko poszło sprawnie telefon musi być oddalony od czujnika 5 cm, jednak Azzarelii pracuje nad metodą pozwalającą na odczytywanie informacji przez Bluetooth.

Rozpowszechnienie

Badacze posiadają już patent na wymyślony przez siebie system i zaczynają szukać metod rozpowszechniania. Dzięki temu, że czujnik nie jest drogi i współpracuje z telefonem może być używany prawie wszędzie: w pomieszczeniach, aby wykrywać niebezpieczne gazy i materiały wybuchowe lub na zewnątrz do monitorowania zanieczyszczeń środowiska.

- Kiedy pojedynczy telefon zgromadzi wszystkie dane wtedy mogą one być przesłane do sieci bezprzewodowych lub łączyć się z innymi telefonami co pozwoli na monitorowanie dużego obszaru - powiedział Timothy Swager.

Zespół z MIT chciałby również zintegrować swoje czujniki w tzw. „inteligentne opakowania” co pozwoliłoby na kontrolowanie czy jedzenie nie jest zepsute lub czy nie zawiera w sobie zanieczyszczeń. Wcześniej udało im się opracować system, który pozwala na wykrycie etylenu – gazu, który pozwala na określenie jak bardzo dojrzały jest owoc.

Czujniki mogą być również włączone do dozymetrów co pozwoliłoby na monitorowanie bezpieczeństwa pracowników w zakładach produkcyjnych przez kontrole ilości gazu na jaką są narażeni.

Paulina Osowska