Investigadores BUAP diseñan nanosensor de fibra óptica para detectar compuestos tóxicos y orgánicos

Gracias a su sensibilidad, identifica diversas sustancias y sus compuestos

BUAP. 28 de agosto de 2017.- Investigadores del Cuerpo Académico de Sistemas Fotónicos y Nanoóptica, de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) de la BUAP, diseñaron un nanosensor de fibra óptica, útil en el sector industrial para detectar gases tóxicos en lugares de difícil acceso o que son un peligro para la integridad física. Además, tiene diversas aplicaciones en las áreas automotriz, médica y biológica.

Arnulfo Luis Ramos, profesor investigador de la FCE, explicó que el proceso de sensado se produce debido a un fenómeno conocido como campos evanescentes, en el que la luz que atraviesa la fibra es mucho más grande que su diámetro, lo que provoca la formación de ondas a su alrededor que entran en contacto con el medio circundante, de modo que al amplificarse o absorberse es posible determinar, por medio de una caracterización, qué tipo de materiales interactúan con la nanofibra y su cantidad.

“Fabricamos fibras con diferentes diámetros, que van desde las 2 y 3 micras hasta llegar a dimensiones de 10-9 metros (nanómetros), luego por medio de una serie de técnicas químicas se deposita un recubrimiento de partículas nanométricas de un elemento metálico que reacciona al entrar en contacto con diferentes compuestos químicos, como xileno, acetona, propanol, etcétera, compuestos que si se encuentran a la intemperie son altamente volátiles y dañinos para la salud”, detalló.

A diferencia de otro tipo de sensores, la fibra tiene una sensibilidad óptica muy grande, lo que permite detectar una gran cantidad de sustancias, como las mencionadas, y los elementos que las componen.

Una ventaja es que el detector se puede instalar en un dispositivo a cientos de metros, de tal forma que es posible identificar los compuestos tóxicos sin poner en riesgo la vida de las personas, ya que no tienen que acercarse físicamente a la zona contaminada y podrían monitorear los sensores desde un cuarto de control.

El investigador, quien es doctor en Optoelectrónica por la BUAP, comentó que dadas sus dimensiones, este dispositivo también puede ser utilizado para la detección de ciertos tipos de tejidos malignos dentro del organismo de una persona: “Actualmente existe un proyecto en conjunto con investigadores del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP) en el que se llevan a cabo pruebas con respecto a esta aplicación”.

“De igual forma, podría contribuir para la identificación de determinadas sustancias en el cuerpo humano, como la glucosa, de modo que se tendría conocimiento de la cantidad en la sangre, de una forma rápida y menos invasiva, gracias a su diminuto tamaño”, aseveró.

Afirmó que actualmente en la industria automotriz se está considerando cambiar los sensores tradicionales por los de fibra óptica, debido a sus características mucho más pequeñas y menos pesadas, además de que cuentan con una mayor velocidad de detección y transmiten señales de un punto a otro mucho más rápido que de forma eléctrica.

Luis Ramos subrayó que otra particularidad es que la parte media de la fibra, la encargada de detectar los elementos presentes gracias a su caracterización óptica, se encuentra adelgazada mientras que los extremos permanecen con su estructura original, lo que permite que sea conectada a cualquier dispositivo óptico con el que se cuente, aspecto que no dispone otro tipo de sensor.

“Por medio de una técnica específica, la fibra es calentada para que adquiera una consistencia suave y a través del uso de elementos mecánicos se le aplica una fuerza leve durante un tiempo determinado, para que esta pueda estirarse sin problema y se vuelva más delgada”, indicó.

El académico, quien es nivel 1 del Sistema Nacional de Investigadores, dio a conocer que continúan realizando pruebas con respecto a la aplicación de la fibra en diferentes campos y que su proceso de elaboración ya cuenta con una solitud de registro de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial: “Sistema para fabricación de micro-nano fibras ópticas de silicio”, número MX/a/2016/015494.

En este proyecto participan los doctores Luz del Carmen Gómez Pavón y Jesús Manuel Pacheco Muñoz, integrantes del Cuerpo Académico de Sistemas Fotónicos y Nanoóptica de la FCE, así como los doctores Gerardo Pérez Sánchez y Plácido Zaca Morán, científicos del ICUAP, y la maestra en Ciencias Nancy Elizabeth González Sierra, egresada de la Maestría en Ingeniería Electrónica.