Pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unesp, Câmpus de Araraquara, em parceria com colegas do Massachusetts Institute of Technology (MIT), EUA, desenvolveram um material à base de óxido de estanho (SnO) com capacidade de detectar dióxido de nitrogênio (NO2) muito maior do que os sensores químicos já usados para identificar esse tipo de gás altamente tóxico, formado na combustão dos motores dos veículos.
Desenvolvido por meio de um projeto apoiado em acordo com o MIT, o material deverá resultar em uma patente compartilhada e foi descrito em um artigo na revista Sensors and Actuators B: Chemical, no ano passado.
“Enquanto a resistência elétrica dos materiais puros utilizados atualmente para detectar dióxido de nitrogênio aumenta entre 50 e 70 vezes na presença do gás tóxico, a do sensor que desenvolvemos apresenta um aumento de mil vezes. Esse é o sinal que utilizamos para medir a capacidade de detecção de um sensor”, disse Marcelo Ornaghi Orlandi, professor do IQ e um dos autores do estudo, à Agência Fapesp. O projeto é coordenado por José Arana Varela, professor do IQ e diretor-presidente do Conselho Técnico-Administrativo da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
SELETIVIDADE
O material consiste em discos cristalinos de óxido de estanho, semelhantes a confetes de papel, em escala micrométrica (milionésima parte do metro). O material foi exposto em uma câmara a diferentes tipos de gases tóxicos, como o gás carbônico (CO2) e metano (CH4), além do dióxido de nitrogênio, em temperaturas entre 100 oC e 350 oC. Os pesquisadores observaram que o material apresenta excelente seletividade e sensibilidade ao dióxido de nitrogênio, principalmente a 200 oC.
Nesse nível de temperatura, a resistência elétrica do sensor aumentou mil vezes quando o material foi exposto a 100 partes por milhão (ppm) de dióxido nitrogênio diluído em ar sintético, que simula a atmosfera.
Além disso, os discos de óxido de estanho apresentaram capacidade de seletividade do dióxido de nitrogênio 100 vezes superior à demonstrada para outros tipos de gases tóxicos.
SUPERFÍCIE VIRGEM
O pesquisador ressalta que o aumento de mil vezes no sinal de detecção foi obtido sem nenhum tipo de modificação na superfície do material, como se faz usualmente para aumentar a capacidade de detecção de dióxido de nitrogênio por outros sensores químicos. Com base nessa constatação, os pesquisadores estão fazendo melhorias na superfície dos discos para aumentar ainda mais a alteração da resistência elétrica do material quando exposto ao NO2 . “Em vez de mil vezes, como já conseguimos hoje, queremos aumentar o sinal do sensor para 2 mil”, contou Orlandi.
PARCERIA COM O MIT
O novo sensor foi desenvolvido nos laboratórios do Departamento de Físico-Química da Unesp de Araraquara. Por meio da parceria com o MIT, Orlandi e Anderson André Felix, que atualmente realiza pós-doutorado com bolsa da Fapesp e é um dos autores do estudo, realizaram testes e avaliaram as propriedades sensoras do novo material, na universidade norte-americana.
Devido aos resultados excepcionais, o professor Harry Tuller, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, solicitou que o escritório de propriedade intelectual da universidade norte-americana se encarregasse de patentear o sensor.
A patente foi depositada em caráter provisório no Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos (USPTO, na sigla em inglês). Em maio de 2014, o pedido de patente no USPTO deverá ser convertido para definitivo e, em seguida, a Agência Unesp de Inovação (AUIN) também deverá requerer o depósito no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi), no Brasil. “Em 2014 deveremos ter os pedidos de patente do material tanto nos Estados Unidos como no Brasil”, disse Fabíola Spiandorello, gerente de propriedade intelectual da AUIN.