Egy magyar kutatás szerint a lepkeszárnyak irizáló színjátékáért felelős nanocsempék alkalmasak az illékony káros anyagok kimutatására. A Magyar Tudományos Akadémia (MTA) közleménye alapján az MTA Energiatudományi Kutatóközpont munkatársainak felfedezése utat nyithat az akár mobiltelefonokba is beépíthető mikroszenzorok fejlesztése felé. A felfedezés lényege, hogy a lepkeszárnyak alkalmasak a rossz levegő kimutatására.
A levegő minőségének meghatározása kül- és beltérben egyaránt egyre fontosabbá válik. Az is lényeges, hogy milyen szennyező anyagok, például illékony szerves anyagok gőzei rontják a belélegzett levegő minőségét. Asztali készülékek már régóta rendelkezésre állnak ilyen analitikai feladatok ellátására, de azok nem “zsebre tehetőek” – írja a közlemény. Hozzáteszik, hogy az ideális kémiai szenzor olcsó, hordozható, kis energiafogyasztású, megbízható, azonnali, anyagszelektív és jól kiolvasható választ ad a környezeti levegő körülményei között is. A mobiltelefonokban már adott a hangolható fényforrás (a képernyő), a fényérzékelő (a kamera). Ezen túl szükség lenne még egy optikai úton kiolvasható, és kémiailag szelektív érzékelőre. Pontosan ilyen anyagok kutatásával foglalkozik az MTA két kutatója, Kertész Krisztián és Piszter Gábor.
Felfedezésük érdekessége, hogy a kémiailag szelektív mikroszenzorok nem egy bonyolult előállítási folyamat végtermékei, hanem lepkék szárnyán képződnek.
Egyes lepkék szárnyainak színét ugyanis nem festékek adják, hanem kitinből és levegőből felépülő nanoarchitektúrák. Ezeket 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. Azt, hogy pontosan milyen színű fény verődik vissza a pikkelyekről, a csipke szerkezetét jellemző méretek, valamint a csipkét alkotó anyag, és a levegő optikai tulajdonságainak különbsége határozzák meg. Ezt a különbséget törésmutató kontrasztnak nevezik.
Így működnek a mikroszenzorok a lepkék szárnyain
A “csipkének” az a különleges tulajdonsága, 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, egyetlen pikkely is elegendő. 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. A felfedezés a mezőgazdaságban az istállók, állattartó telepek, valamint a vegyszerrel érintkező közegek levegőminőségének ellenőrzését is segítheti. A témáról itt olvashat bővebben.
