¿Un Ojo de Sauron en la vida real? Nueva tecnología láser para detectar posibles amenazas químicas en el aire

Un equipo de ingenieros y químicos de la Universidad de Colorado Boulder, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California Santa Bárbara y tres compañías está trabajando en una tecnología innovadora para ayudar a mejorar la seguridad en las plantas industriales. La idea es utilizar un dispositivo basado en láser para identificar y analizar rápidamente partículas en el aire en caso de un accidente industrial.

Nueva tecnología láser para detectar amenazas químicas en el aire

El dispositivo en desarrollo, denominado Standoff Aerosol measUrement Remote Optical Network (SAURON), toma su nombre del villano de la serie de libros «El Señor de los Anillos» – una presencia que a menudo toma la forma de un ojo llameante cuya «mirada penetra nube, sombra, tierra».

Esta es la idea aquí: un ojo que todo lo ve capaz de detectar aerosoles peligrosos en un fondo muy concurrido de otras sustancias.

Greg Rieker, profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica Paul M. Rady y principal investigador del proyecto.

SAURON se centrará en los aerosoles, término para una amplia gama de pequeñas partículas que flotan en el aire. Algunos aerosoles pueden contener químicos que representan serios riesgos para los humanos, como los Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos. El nitrato de amonio, un ingrediente común en explosivos, también forma aerosoles, al igual que el fentanilo, un fármaco opioide que puede ser mortal incluso en pequeñas cantidades.

Para detectar tales peligros, el equipo recurre a una tecnología galardonada con el Premio Nobel llamada láser de peine de frecuencias. Este proyecto podría ayudar potencialmente a proteger a las personas de una amplia gama de amenazas aéreas, desde accidentes industriales hasta ataques químicos en ciudades abarrotadas.

Los láseres funcionarán con baterías, por lo que se pueden desplegar en un aeropuerto, en manzanas de la ciudad o en sitios industriales donde se utilizan materiales peligrosos. De inmediato, la gente sabría si hubo una falla o una fuga.

Scott Diddams, profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica, de Computadoras y de Energía.

Detectar aerosoles peligrosos no es tarea fácil, especialmente dada la complejidad del aire que respiramos. Con tantos compuestos diferentes como metano y dióxido de carbono presentes en la atmósfera en cualquier momento, puede ser difícil diferenciar entre aerosoles dañinos e inofensivos.

El uso de láseres de peine de frecuencias en el proyecto SAURON podría ayudar potencialmente a clasificar este desorden y identificar aerosoles peligrosos de manera más rápida y precisa.

El equipo de JILA, un instituto de investigación conjunto entre CU Boulder y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (JILA), fue pionero en el uso de láseres de peine de frecuencias en metrología cuántica y relojes ópticos. Estos láseres emiten un haz de luz con millones de colores simultáneamente, lo que les permite actuar como un escáner de huellas dactilares para aerosoles, desentrañando las señales incluso de concentraciones minúsculas de partículas o gases en el aire.

LongPath Technologies es una empresa que utiliza estas herramientas para buscar fugas de metano en instalaciones de petróleo y gas, cofundada por Rieker en 2017.

En trabajos futuros, los investigadores de SAURON trabajarán para hacer que sus láseres sean aún más sensibles y mucho más compactos. El equipo está utilizando la tecnología de «fotónica integrada» innovadora desarrollada por Kerry Vahala en Caltech, John Bowers en UC Santa Bárbara, y las compañías Nexus Photonics y hQphotonics. En lugar de utilizar señales electrónicas, están usando chips que pueden transmitir información usando haces de luz.

Los investigadores están transformando la ciencia fundamental en tecnologías prácticas que pueden ayudar a mantener seguras a las personas.

Estamos tomando tecnologías que se han desarrollado para la ciencia cuántica y las estamos traduciendo para una amplia gama de aplicaciones.

Greg Rieker

Vía www.colorado.edu