Un team di ricercatori guidati dall’Università della Florida Centrale (UCF) ha sviluppato un dispositivo laser a infrarossi in grado di rilevare qualsiasi molecola nell'aria.

Con questo dispositivo, le persone possono cercare tracce di inquinamento atmosferico, gas di riscaldamento globale e agenti chimici, condurre analisi mediche dell’alito e persino utilizzare il dispositivo per cercare tracce di vita nelle missioni interplanetarie.

"Siamo in grado di rilevare le molecole in modo molto sensibile", ha detto Konstantin Vodopyanov, professore di ottica e fotonica dell'UCF e autore principale di questa ricerca. “Possiamo prendere l’aria dalla stanza e possiamo vedere non solo le solite sostanze, come l’anidride carbonica e l’acqua, ma possiamo anche vedere i gas in traccia”.

Il documento completo è pubblicato sulla rivista Nature Photonics.

La tecnologia consente agli scienziati di rilevare una miscela di molte molecole contemporaneamente. Nello studio, Vodopyanov e il suo team hanno dimostrato il rilevamento di 22 tracce di molecole in una miscela di gas.

Questa tecnica è anche in grado di rilevare gli isotopi presenti nell'aria, il che è importante per il rilevamento di materiali nucleari, quindi potrebbe aiutare a proteggere gli esseri umani in caso di attacco militare chimico o biologico.

Ma Vodopyanov è immediatamente interessato al potenziale del suo dispositivo in campo medico. Vuole collaborare con i medici per condurre l'analisi del respiro.

"Puoi diagnosticare molte malattie semplicemente analizzando il respiro", ha detto Vodopyanov.

Pensa all'etilometro. Rileva le molecole nel respiro per rilevare tracce di alcol. Questo dispositivo potrebbe essere applicato in modo simile.

Come Funziona?

Le sostanze chimiche sono costituite da molecole che vibrano costantemente nell'aria e le molecole nella gamma degli infrarossi hanno firme particolarmente forti. Tenendo a mente questi due concetti, Vodopyanov ha effettivamente sviluppato un metodo per utilizzare i laser per captare le vibrazioni delle molecole.

"Le frequenze delle molecole sono molto distinte, ma sono invarianti: qui, in un continente diverso, su un pianeta diverso, ovunque", ha detto Vodopyanov in una nota. “È universale. Consideratela come un'impronta digitale molecolare. Quindi, quando usiamo il laser, possiamo rilevare queste impronte digitali con grande precisione”.

Cosa c'è di nuovo?

Questo dispositivo ha un enorme potenziale per apportare benefici in molti campi, ma prima il prezzo deve scendere.

"Abbiamo ancora molto lavoro da fare", ha detto Vodopyanov in una nota. “Stiamo ora lavorando per ampliare la gamma delle frequenze laser che possono portare a termine il lavoro. Se i costi potessero essere ridotti e la tecnologia resa mobile, le applicazioni potrebbero essere infinite”.

Afferma che la creazione di un prodotto economico e fattibile dipende interamente dalla domanda, citando come esempio il puntatore laser verde.

"Venticinque anni fa il puntatore laser verde costava 20,000 dollari, ma ora su Internet costa solo 5 dollari", ha detto Vodopyanov. “Quindi il sistema può subire la stessa evoluzione.”

Il gruppo di ricerca comprende anche Andrey Muraviev del College of Optics & Photonics dell'UCF, Zachary Loparo del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell'UCF e Viktor Smolski dell'IPG Photonics.