Realizzare un dispositivo in grado di identificare e riconoscere i composti organici volatili, sostanze chimiche che possono avere conseguenze gravi per la salute. A questo obiettivo e’ stato orientato uno studio, pubblicato sulla rivista Applied Physics Reviews, condotto dagli scienziati dell’American Institute of Physics. Il team, guidato da Weiwei Wu, ha ideato un naso elettronico che puo’ differenziare le sostanze a cui viene esposto. I composti organici volatili, o COV, sono spesso presenti in vernici, prodotti farmaceutici e refrigeranti, ma allo stesso tempo possono essere marcatori di esplosivi, infestazioni di insetti, deterioramento di alimenti e malattie. Queste sostanze possono provocare un impatto negativo per la salute, per questo e’ importante identificare le concentrazioni potenzialmente rischiose. Le attuali tecniche di rilevamento dei COV devono superare difficolta’ relative a selettivita’, sensibilita’, riproducibilita’ e stabilita’. Il naso elettronico, spiegano gli esperti, potrebbe superare questi limiti grazie a una serie di sensori chimici modellati per riconoscere gli odori. “Il comportamento dei flussi di gas deve essere ben controllato – commenta Wu – il che garantisce un campo fluidico uniforme e una concentrazione di COV nella camera dello strumento. In questo modo si evita di generare caratteristiche di rilevamento fallaci”.
Il design iniziale del naso elettronico presentava una camera verticale che assomiglia molto a un soffione. Questa conformazione, spiegano gli esperti, favorisce il flusso verticale mentre il gas si diffonde attraverso i fori nella parte inferiore dello strumento e intorno ai sensori. Gli autori hanno poi usato simulazioni di meccanica dei fluidi per ottimizzare volume, simmetria, posizione del foro e del sensore. Gli studiosi hanno quindi inserito un dispositivo simile a uno shunt, un resistore, per promuovere il flusso del fluido e ridurre i tempi di risposta. Sulla base dei risultati della simulazione, i ricercatori hanno fabbricato una camera in teflon e confrontato le prestazioni di rilevamento delle due strutture. Secondo quanto emerge dall’indagine, la camera con il resistore era associata a prestazioni 1,3 volte migliori nel rilevamento di COV. Nei prossimi step, gli esperti valuteranno la possibilità di ottimizzare ulteriormente i tempi di risposta e recupero. “I nasi elettronici richiedono ricerca in un campo altamente interdisciplinare – conclude Wu – che combina chimica, fisica, biologia e ingegneria. Le prossime sfide riguardano la necessità di risolvere problemi legati al rilevamento efficace delle sostanze, considerando i meccanismi fondamentali di assorbimento/desorbimento”.
