– American Institute of Physics (AIP)
El teléfono móvil se convierte en un potente detector químico
Con sólo 50 dólares de componentes, un teléfono móvil normal se transforma en un sofisticado instrumento científico, capaz de identificar sustancias químicas, drogas y patógenos
Científicos de la Universidad de Texas A&M han desarrollado una extensión de un teléfono móvil corriente que lo convierte en un instrumento capaz de detectar sustancias químicas, fármacos, moléculas biológicas y patógenos. El avance se publica en Reviews of Scientific Instruments, de AIP Publishing.
Los teléfonos móviles modernos incluyen cámaras de alta calidad capaces de detectar niveles bajos de luz y eliminar el ruido digital mediante el procesamiento por software de las imágenes capturadas. Trabajos recientes han aprovechado esta sensibilidad para producir cámaras de teléfonos móviles que pueden utilizarse como microscopios portátiles y detectores de la frecuencia cardíaca.
El avance actual se basa en dos tipos de espectroscopia. Un tipo, conocido como espectroscopia de fluorescencia, mide la luz fluorescente emitida por una muestra. Otro, conocido como espectroscopia Raman, es útil para detectar moléculas, como el ADN y el ARN, que no son fluorescentes o emiten luz a intensidades muy bajas. Ambos tipos se utilizaron para desarrollar este detector de teléfonos móviles.
El sistema incluye un económico láser de diodo como fuente de luz, orientado en ángulo recto respecto a la línea que conecta la muestra y la cámara del móvil. La disposición en ángulo recto impide que la luz reflejada entre en la cámara.
«Además, esta geometría de excitación en ángulo recto tiene la ventaja de ser más fácil de utilizar para el análisis de muestras en las que se va a medir una propiedad a granel», afirma el autor Peter Rentzepis.
Los investigadores estudiaron una variedad de muestras utilizando su detector celular construido, incluyendo disolventes comunes como el etanol, la acetona, el alcohol isopropílico y el metanol. Registraron los espectros Raman de objetos sólidos, entre ellos una zanahoria y un gránulo de bacterias.
Se eligieron las zanahorias para este estudio porque contienen el pigmento caroteno. La luz láser utilizada en su sistema tiene una longitud de onda que es fácilmente absorbida por este pigmento naranja y por los pigmentos de las bacterias.
Los investigadores compararon la sensibilidad de su sistema con la de los espectrómetros Raman industriales más sensibles disponibles. La relación señal/ruido del instrumento comercial era unas 10 veces mayor que la del sistema del móvil.
Sin embargo, la sensibilidad del detector del teléfono móvil podía duplicarse utilizando un único canal RGB para el análisis. El sistema tiene un rango dinámico bastante limitado, pero los investigadores señalan que este problema puede superarse fácilmente mediante varias aplicaciones HDR, o de alto rango dinámico, que combinan imágenes de múltiples exposiciones.
Los componentes adicionales, incluido el láser, añaden un coste de sólo unos 50 dólares al precio de un teléfono móvil típico, lo que convierte a este sistema en una herramienta barata pero precisa para detectar sustancias químicas y patógenos sobre el terreno.
Publicación original Dinesh Dhankhar, Anushka Nagpal, and Peter M. Rentzepis; «Cell-phone camera Raman spectrometer featured»; Review of Scientific Instruments; 92, 054101 (2021)
