ChIMES: Sensores Magnetoelásticos de Baixo Custo para Identificação Química Precisa

Uma tecnologia de sensor de baixo custo, chamada Identificação Química por Sensoriamento Magnetoelástico (ChIMES), usa materiais de resposta alvo (TRMs) como atuadores em sensores magnetoelásticos (M-E) (Figura 1).

TRMs podem vir de muitas classes de compostos químicos e bioquímicos, com muitos graus de seletividade. TRMs com fortes afinidades para alvos específicos podem ser usados individualmente, enquanto TRMs com seletividade distribuída podem ser formados em arrays com uma rede neural artificial ou outras ferramentas baseadas em inteligência artificial usadas para análise e interpretação. Os componentes magnetoelásticos são ligas ferromagnéticas amorfas com alta permeabilidade e coercividade muito baixa. Quando um TRM encontra um alvo, ele impõe forças que alteram as propriedades magnéticas da liga de maneiras que podem ser detectadas com um conjunto de bobinas de excitação-detecção.

ChIMES inclui um metal ferromagnético e um reagente de reconhecimento molecular acoplado ao metal ferromagnético. O reagente de reconhecimento molecular é operável para expandir sob exposição a vapor ou líquido do material alvo de forma que o reagente de reconhecimento molecular altera uma tensão de tração sobre o metal ferromagnético. O material alvo é detectado com base em mudanças nas características de comutação magnética do metal ferromagnético causadas pelas mudanças na tensão de tração.

O sensor pode detectar qualquer coisa para a qual TRMs possam ser identificados ou desenvolvidos. É capaz de comunicação sem fio através de barreira não metálica ou metálica fina. ChIMES pode ser miniaturizado e é energeticamente eficiente o suficiente para alimentação com baterias a bordo. Forma, tamanho e aparência podem ser adaptados a uma necessidade específica. ChIMES é adequado para aplicações tanto ostensivas quanto encobertas, e pode detectar alvos múltiplos e variáveis simultaneamente com TRMs modulares. O sensor é muito menos caro que técnicas como cromatografia a gás.

Aplicações para ChIMES incluem explosivos ou marcadores; agentes de guerra química e biológica e precursores ou subprodutos de sua fabricação; constituintes de gás exalado para diagnóstico de saúde e detecção de drogas; produtos químicos e materiais industriais tóxicos; frescura e segurança de alimentos; compostos orgânicos voláteis; e outros poluentes atmosféricos e aquáticos.