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La Comisión Nacional de Energía Atómica desarrolla sensores micrométricos para detección de gases

La División de Olfatometría Electrónica, que tiene sus laboratorios en el Centro Atómico Constituyentes, comenzó hace dos décadas con la creación de narices artificiales. Desde hace un tiempo, se enfoca en desarrollar sensores para usos específicos, que brindan soluciones para el sector productivo.


La ciencia busca imitar o entender a la naturaleza. Uno de los tantos desafíos que se planteó fue crear narices artificiales, con la capacidad de percibir aromas que tienen las biológicas. Así comenzó hace dos décadas la División de Olfatometría Electrónica de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Creó narices capaces de reconocer olores mediante un sistema de sensores de gases, útiles para diferentes industrias. Desde hace un tiempo, el objetivo de la división se enfocó en desarrollar los sensores micrométricos que se colocan en el interior de esos dispositivos.

“La nariz biológica es un dispositivo que toma una muestra del gas que nos rodea y es capaz de analizar esa información a través de sus sensores y su interacción con el cerebro. La electrónica es un aparato que tiene diferentes sensores que detectan la presencia de gases. Cada uno procesa parte de la información, que después es analizada para reconstruir la composición de esos gases informáticamente. Previamente, la nariz necesita ser ‘entrenada’ para diferenciar lo que huele”, explica el jefe de la División de Olfatometría Electrónica, Guido Berlín.

Esta división actualmente depende del Departamento de Micro y Nanotecnología CNEA-Instituto de Nanociencia y Nanotectnología (INN) y tiene sus laboratorios en el Centro Atómico Constituyentes. Está conformada por los físicos Guido Berlín y Daniel Rodríguez y los químicos Patricia Perillo y Norberto Boggio, en la parte de desarrollo y prueba de los sensores, y los ingenieros electrónicos Juan Vorobioff y Federico Checozzi, a cargo de las narices electrónicas y el análisis de datos.

Las primeras narices electrónicas desarrolladas por Olfatometría tenían el objetivo de detectar contaminantes, como el monóxido de carbono. Más adelante, también se hicieron algunas para la industria alimenticia. Por ejemplo, dispositivos que detectaban el inicio de la descomposición del pescado antes de la existencia de olores perceptibles para el ser humano. Otras narices fueron entrenadas para sentir el aroma que liberan ciertos insectos, como las chinches que afectan a la soja o las vinchucas.

“Como ya sabíamos cómo hacer las narices electrónicas, desde hace un tiempo nos enfocamos en la sensorística, es decir, en la creación de los sensores que llevan en su interior. Desarrollamos sensores de gases específicos. También calibramos sensores”, cuenta Berlín.

Cómo son y cómo trabajan los sensores

Los sensores son de escala micrométrica, es decir, del orden de una milésima parte de un milímetro. Se hacen con películas delgadas de óxidos metálicos que se depositan sobre un sustrato semiconductor, es decir que puede comportarse como conductor o aislante eléctrico. El material que se utiliza de base son obleas de silicio.

Las propiedades eléctricas de los sensores se modifican ante la presencia de determinados gases. Más precisamente, lo que cambia es su resistencia eléctrica, que es la dificultad del paso de la corriente. Para que pueda existir esa reacción, la superficie de la película del sensor debe ser llevada a una temperatura de entre 100 y 400 grados centígrados.

Sobre el silicio se monta una plataforma calefactora de platino aislada térmicamente, dentro de la cual se integran microcalefatores y los contactos eléctricos que permiten medir cómo va variando la resistencia eléctrica. Todo el armado de estos dispositivos se realiza en una sala limpia, con un ambiente libre de contaminantes y partículas.

La manera en que reaccionan los sensores es probada en un banco de gases donde se trabaja en condiciones controladas. Este banco está conectado a tubos que contienen distintos gases, como monóxido de carbono, ácido sulfhídrico, dióxido de nitrógeno o dióxido de azufre.

Los sensores de gases tienen muchas aplicaciones, especialmente en el sector productivo. Por ejemplo, se pueden colocar en las silobolsas para controlar a distancia diferentes parámetros, como el nivel de fosfina, que es un gas que se utiliza para combatir insectos y ácaros. O si hay presencia de oxígeno, lo que revelaría que hay una perforación, o de dióxido de carbono, que indicaría hay organismos vivos en su interior.

Por otra parte, los sensores de la División de Olfatometría Electrónica se usan en la estación multiparamétrica que el Centro Internacional de Ciencias de la Tierra de la CNEA tiene en el volcán Peteroa, Mendoza. Su función es detectar los gases emanados por el cráter.

En los laboratorios de Olfatometría también se calibran sensores comerciales. Por ejemplo, durante la pandemia se calibraban los que se utilizaban para medir la concentración de dióxido de carbono en el ambiente. En ese momento, se relacionaba la mayor presencia de ese gas con el aumento de la posibilidad de contagiarse COVID.

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