Um estudo recente liderado pelos professores Eunsoon Oh e Daegwon Noh da Universidade Nacional de Chungnam explorou um novo método para detectar explosivos em ambientes em fase gasosa usando extinção por fotoluminescência (PLQ). Com as crescentes preocupações com a segurança militar e civil, métodos precisos e confiáveis de detecção de explosivos são essenciais, especialmente aqueles capazes de detectar minas não metálicas contendo trinitrotolueno e dinitrotolueno (DNT). O estudo, publicado na revista Polymers, investigou como fatores ambientais como temperatura e umidade afetam os sensores PLQ e fornece insights sobre como melhorar sua eficácia em condições do mundo real.
A equipe do professor Oh se concentra em uma tecnologia que usa filmes finos de polímero conjugado (CP) que podem detectar explosivos medindo mudanças na fotoluminescência quando expostos a moléculas alvo como o DNT. Essas moléculas, comumente encontradas em explosivos, extinguem a fotoluminescência do polímero, reduzindo sua intensidade. “Nosso objetivo era analisar os efeitos ambientais na extinção da fotoluminescência sob condições quase abertas, especificamente como a temperatura e a umidade afetam o sensor PLQ”, explica o professor Oh. Seus resultados mostram que certos filmes CP, como polímeros conjugados contendo penteno (PCCs), são particularmente eficazes para aplicações em tempo real.
O estudo utilizou uma configuração experimental controlada remotamente para minimizar a exposição a vapores perigosos, o que permitiu aos pesquisadores testar a abordagem PLQ em condições quase abertas. A sua abordagem envolve um sistema de obturador automático que controla a exposição do sensor a vapores explosivos, simulando situações da vida real onde tais sensores precisariam operar sem as restrições de um ambiente controlado. Esta abordagem permitiu à equipe avaliar os impactos ambientais sem exposição direta às moléculas de vapor.
Uma das descobertas mais importantes da pesquisa do Professor Oh é a constatação de que as condições ambientais, como mudanças rápidas de temperatura e umidade, podem ter um impacto significativo na confiabilidade dos sensores PLQ. Esta observação enfatiza a necessidade de compensar as mudanças de temperatura para garantir uma baixa taxa de falsos positivos. A equipe do professor Oh propôs estratégias para minimizar esses erros, como manter uma temperatura estável ao redor do sensor, embora isso possa ser um desafio em condições do mundo real.
Os pesquisadores desenvolveram um modelo teórico para explicar quantitativamente as mudanças na fotoluminescência após a exposição a moléculas explosivas. O modelo leva em consideração fatores como difusão de excitons e cinética de adsorção molecular. Eles também descobriram que o filme polimérico poderia recuperar sua fotoluminescência sob curtos tempos de exposição, demonstrando o potencial para monitoramento contínuo em tempo real. No entanto, a exposição prolongada a vapores explosivos ou a altas pressões de vapor pode causar degradação significativa dos filmes poliméricos. “A degradação dos filmes poliméricos é uma grande limitação, especialmente quando se trata de altas concentrações de vapor”, acrescentou o professor Oh, enfatizando a importância do uso de materiais duráveis que possam suportar o uso a longo prazo sem perda de desempenho.
No geral, este estudo marca um passo importante na melhoria da confiabilidade da detecção de explosivos usando métodos de extinção de fotoluminescência. Ao abordar os fatores ambientais que podem afetar a precisão do sensor, este estudo fornece orientações valiosas para melhorar a robustez dos sensores PLQ em diversas aplicações. Como aponta o professor Oh, “Este trabalho abre caminho para o desenvolvimento de sistemas de detecção de explosivos mais eficientes e resilientes, que podem operar de forma confiável mesmo sob condições ambientais desafiadoras”. A investigação futura centrar-se-á na optimização da utilização a longo prazo destes sensores e no refinamento adicional dos algoritmos de compensação para se adaptarem às mudanças ambientais.
Referência do diário
Noh, D. e Oh, E. (2024). “Estimativa de efeitos ambientais e tempos de resposta para detecção de explosivos em fase gasosa usando o método de extinção por fotoluminescência.” Polímero, 16(908). Número digital: https://doi.org/10.3390/polym16070908
Sobre o autor
Wu Enshun é professor de física na Universidade Nacional de Chungnam, Daejeon, Coreia do Sul. Antes de ingressar na CNU, ela atuou como pesquisadora principal no Samsung Advanced Research Institute, onde foi responsável pelo desenvolvimento da tecnologia LED azul-verde usando GaN. De 2010 a 2011, foi pesquisadora visitante na Universidade da Califórnia, Davis. Ela publicou mais de 100 artigos em diversas publicações científicas sobre fotoluminescência, Raman, efeitos magneto-ópticos, diodos emissores de luz, propriedades fotovoltaicas, microscopia de fotocorrente de varredura, detecção infravermelha, etc. Atualmente ela está trabalhando na detecção de explosivos usando SERS e métodos de extinção de luminescência. Ela recebeu seu doutorado pela Purdue University.
Lu Dayuan é um Ph.D. estudante do Departamento de Física da Universidade Chungnam, Coreia do Sul. Seus interesses de pesquisa incluem detecção de vapores explosivos utilizando métodos de fotoluminescência e SERS.
