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Sensores de peligro más pequeños que un céntimo

Una empresa crea chips que detectan amenazas químicas o biológicas

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Una nueva generación de chips de identificación por radiofrecuencia (RFID) podría servir para detectar el mal estado de alimentos, la salubridad de las aguas o un ataque con armas químicas. Una empresa de EEUU ha conseguido que unas etiquetas que están sustituyendo a los códigos de barras sirvan para mucho más que indicar el precio y el stock.

La división de investigación de General Electric (GE) ha convertido unos simples chips capaces de almacenar un código, y poco más, en una forma eficaz y barata de crear redes de sensores que alerten de muchos de los peligros que los humanos no perciben hasta que es demasiado tarde. Para ello han superado un doble reto. Por un lado, han conseguido diseñar un sistema por el que sus chips pueden ser recubiertos por un finísimo material reactivo. Aunque el tipo concreto de material dependerá de la amenaza a medir, esta película reacciona en presencia de la sustancia peligrosa, cambiando sus propiedades. Así, por ejemplo, un lector de etiquetas RFID podría conocer el estado de un paquete de leche o una presencia excesiva de bacterias en el agua.

Sin batería
Bajo la película, se encuentra el chip RFID rodeado por un minúsculo cable que hace las veces de antena. La reacción química producida encima de ella altera la comunicación entre la etiqueta y el lector de una manera específica. Como explica el responsable del equipo de químicos, ingenieros de radio y científicos especializados en polímeros, Radislav Potyrailo, “los cambios en la resonancia de la antena se miden como un espectro de impedancia”. Esto permite saber qué sustancia ha provocado el cambio.

Pero la reacción química no sirve de nada si el chip no da una alarma. Las etiquetas RFID actuales pueden ser pasivas o activas. Las primeras sólo responden a la petición de información de un lector, como un espejo rebotando una señal. Las activas sí mandan los datos que contienen por su cuenta. Pero para ello necesitan llevar una batería que los hace más grandes y, sobre todo, demasiado caros.

Lo que ha conseguido GE es que los chips pasivos se comuniquen por sí mismos. El lector interacciona con las etiquetas mediante un mecanismo conocido como acoplamiento inductivo. Un cambio de corriente en el lector induce al cambio en el chip, liberando una cantidad de energía pequeña pero suficiente para comunicarse. Esta combinación de hallazgos permite a Potyrailo afirmar que se han eliminado los obstáculos a la producción masiva de sensores baratos que permitirán crear amplias y eficaces redes de detección de peligros.

 
Seguridad alimentaria
Estos chips, que, con la correcta geometría de la antena y el recubrimiento del reactivo, detectan concentraciones menores de 100 partes por mil millones, podrían ser usados para etiquetar productos frescos o con fecha de caducidad como las conservas vegetales.

Salubridad de las aguas
Los sistemas de distribución de agua cuentan ya con sistemas que miden su calidad. Pero una red de sensores como ésta permitiría la rápida detección de una contaminación repentina.

Emisiones tóxicas
Los sensores existentes contra emisiones tóxicas tienen el problema de que las moléculas peligrosas se mezclan con el vapor de agua, alterando la fiabilidad de la medición. Los chips reactivos captan la concentración del gas con mayor exactitud.

Bacterias
En las pruebas, los chips fueron capaces de medir no sólo la presencia de una bacteria, sino también el crecimiento de su población vía la mayor intensidad de la reacción del chip.