A lepkeszárnyak alkalmasak a rossz levegő kimutatására magyar tudósok szerint

A lepkeszárnyak irizáló színjátékáért felelős nanocsempék alkalmasak az illékony káros anyagok kimutatására egy magyar kutatás szerint – közölte a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) az MTI-vel hétfőn.

A közlemény szerint az MTA Energiatudományi Kutatóközpont munkatársainak felfedezése utat nyithat az akár mobiltelefonokba is beépíthető mikroszenzorok fejlesztése felé.

A levegő minőségének meghatározása egyre fontosabbá válik kül- és beltérben egyaránt. Lényeges az is, hogy milyen szennyező anyagok, például illékony szerves anyagok gőzei szennyezik a belélegzett levegőt. Asztali készülékek már régóta rendelkezésre állnak ilyen analitikai feladatok ellátására, de azok nem „zsebre tehetőek” – írja a közlemény.

Hozzáteszik: az ideális kémiai szenzor olcsó, hordozható, kis energiafogyasztású, megbízható, azonnali, anyagszelektív és jól kiolvasható választ ad a környezeti levegő körülményei között is.

A mobiltelefonban már adott a hangolható fényforrás (a képernyő), adott a fényérzékelő (a kamera), szükséges lenne még egy optikai úton kiolvasható, és kémiailag szelektív érzékelő.

Pontosan ilyen anyagok kutatásával foglalkozik az MTA két kutatója, Kertész Krisztián és Piszter Gábor. Felfedezésük külön érdekessége, hogy a kémiailag szelektív szenzor nem egy bonyolult előállítási folyamat végterméke, hanem lepkék szárnyán képződik.

Egyes lepkék szárnyainak színét ugyanis nem festékek adják, hanem kitinből és levegőből felépülő nanoarchitektúrák, amelyeket úgy lehet elképzelni, mint az emberi hajszálnál mintegy ezerszer kisebb szemekből álló háromdimenziós „csipkét”.

A pikkelyekben előforduló fotonikus nanoarchitektúra úgy hozza létre a színt, hogy szerkezetéből adódóan bizonyos hullámhosszúságú fény nem tud terjedni ebben a háromdimenziós csipkében, ezért visszaverődik róla. Hogy pontosan milyen színű fény verődik vissza a pikkelyekről, azt a csipke szerkezetét jellemző méretek szabják meg, valamint a csipkét alkotó anyag, és a levegő optikai tulajdonságainak különbsége. Ezt a különbséget törésmutató kontrasztnak nevezik.

A „csipkének” az a különleges tulajdonsága van, hogy különböző illó anyagok gőzeinek hatására megváltoztatja a színét. Ez annak tulajdonítható, hogy a „csipke” parányi üregei arra késztetik a gőzöket, hogy cseppfolyóssá alakuljanak bennük, és így megváltozik a fent említett törésmutató kontraszt – írja a közlemény.

Az MTA kutatói elsőként igazolták, hogy a kémiai érzékeléshez nincs szükség egy egész szárnyra, elégséges egyetlen pikkely is. Egy pikkely jellemzően 100 mikron hosszú, mintegy 50 mikron széles (ennyi az emberi hajszál vastagsága), és mindössze egyetlen mikron vastagságú. Ezért kiválóan alkalmas lehet mikroszkopikus méretű szenzorok építésére – olvasható a közleményben.