Toxické plyny mohou být bez zápachu i bez barvy – představují tak neviditelné nebezpečí. Aby pomohli chránit lidi, vyvinuli indičtí vědci elektronický nos, který dokáže „vyčenichat“ dvanáct toxických látek a zobrazit je pomocí barev.
V krátkosti:
- Toxické plyny, jako je oxid uhelnatý, mohou být v běžném prostředí skrytou hrozbou pro zdraví.
- Současné detekční technologie jsou často drahé a zaměřují se jen na určité chemické látky.
- Indičtí vědci vyvinuli jednoduchý senzor, který dokáže rozpoznat toxické látky a signalizovat je změnou barvy.
Ne všechny toxické plyny mají charakteristický zápach nebo barvu. Při jejich odhalování by však mohla pomoci drobná mřížka z pastelově a bonbonově zbarvených čtverečků. Je součástí elektronického nosu, takzvaného E-nosu, který dokáže účinně „vyčenichat“ nebezpečné plyny nebo chemické látky ve vzduchu.
Tento vynález indických vědců je nejen levný a odolný, ale také během několika minut signalizuje přítomnost různých toxických plynů změnou barvy jednotlivých políček.
Nákladná ochrana před toxickými plyny
Ať už jde o plynový nebo gril na dřevěné uhlí, vodní dýmku či topení na dřevěné pelety – při nesprávném používání a nedokonalém spalování může snadno vznikat jedovatý plyn oxid uhelnatý. Jelikož je bez barvy a zápachu, lidé jej často vůbec nezaznamenají, anebo až příliš pozdě, což může ohrozit život.
Elektronické nosy mají tyto škodlivé chemické výpary a plyny rozpoznávat. Elektronické komponenty běžně prodávaných zařízení jsou však často drahé a navíc nejsou vhodné do vlhkého prostředí.
Pokročilejší modely, například optoelektronické nosy, dokážou tyto nedostatky obejít. Nahrazují elektronické součástky molekulami barviv, které při kontaktu s toxickými plyny mění barvu a tím signalizují jejich přítomnost.
Vylepšení na papíře
Vijay Tak a jeho indičtí kolegové nyní vyvinuli vylepšený a ekologičtější optoelektronický nos s několika různými senzory, takže dokáže současně rozpoznat více toxických plynů.
Každý senzor tvoří drobný papírový čtvereček obsahující mikroskopické částice oxidu křemičitého. Tyto částice jsou potaženy barvivy, která při kontaktu s určitými chemickými sloučeninami reagují a mění svou barvu nebo intenzitu.
Aby vědci otestovali přesnost E-nosu, vystavili jej dvanácti toxickým plynům, vždy ve dvou různých koncentracích. Mezi tyto látky patřily hydrazin, methylamin, dimethylamin, amoniak, kyselina dusičná, chlorovodík, fluorovodík, oxychlorid fosforu, trichlorid fosforu, trifluorid boritý, diethyl-dikarbonát a chlorosarin.
Tým porovnával barvu a intenzitu jednotlivých čtverečků jak před, tak i po pětiminutové expozici plynu. Vznikl tak charakteristický vzorec, podle něhož bylo možné určit typ i koncentraci přítomného plynu.
V opakovaných experimentech dosáhly barevně reagující senzory přesnosti 99 procent při určování typu chemického nebezpečí. Přesnost při měření koncentrace v plynných vzorcích činila 96 procent. Další test navíc potvrdil, že vlhkost přesnost měření neovlivňuje.
Levnější ochrana
S odhadovanými výrobními náklady kolem 20 centů za jednu barevnou paletu představuje tento systém podle vědců levný a přizpůsobitelný nástroj pro monitorování životního prostředí v reálných podmínkách i pro detekci toxických plynů.
„Tento výrobní postup řeší zásadní omezení dosavadních metod. Je jednoduchý, levný a dobře reprodukovatelný. Díky své univerzálnosti a kompatibilitě je vhodný pro hromadnou výrobu i praktické využití,“ uvedli vědci ve své studii.
Dalším krokem má být vývoj přenosného E-nosu, který umožní testovat a detekovat nebezpečné chemikálie i ve venkovním prostředí.
Studie vyšla 21. července 2025 v odborném časopise „ACS Sensors“.
–etg–
