Os nanotubos de carbono tornam o nariz eletrónico adequado para o uso diário pela primeira vez
O frigorífico inteligente do futuro: o «nariz eletrónico» alerta para a presença de frango estragado e de alergénios de frutos secos
A maioria de nós já recorreu ao «teste do cheiro» para decidir se uma garrafa de leite ligeiramente fora do prazo ou uma embalagem de comida para levar com uma semana já não está boa para comer. Mas, embora o nariz humano possa ser bastante perspicaz, nem sempre detecta tudo. Todos os anos, milhões de pessoas nos EUA adoecem devido a agentes patogénicos de origem alimentar que se desenvolvem em alimentos mal cozinhados ou estragados.
Carla Bassil é estudante do quarto ano de doutoramento em engenharia elétrica e ciências da computação na UC Berkeley e membro do Grupo de Investigação Javey.
Brandon Sánchez-Mejia/UC Berkeley
Felizmente para os nossos estômagos, um novo «nariz eletrónico» desenvolvido na UC Berkeley consegue detetar os odores associados a alimentos estragados com muito mais precisão do que o nariz humano. Também consegue detetar a presença de alergénios alimentares comuns, como nozes e amendoins, que podem ser mortais para quem tem sensibilidade a estes alimentos. O «nariz» é descrito num novo estudo publicado na revista «Science Advances».
«Acho que os frigoríficos “inteligentes” — que vêm equipados com sensores que se podem controlar através do telemóvel — seriam uma excelente aplicação para este tipo de tecnologia», afirmou a autora principal do estudo, Carla Bassil, doutoranda em engenharia elétrica e ciências da computação em Berkeley. «Não seria fantástico se o seu frigorífico lhe pudesse dizer: “Ei, os seus brócolos vão estragar-se em breve, por isso talvez devesse comê-los”? Ou: “O seu frango está no último dia de validade”?»
O novo «nariz» artificial é composto por um conjunto de 16 minúsculos sensores de gás, cada um dos quais sensível a uma combinação ligeiramente diferente de compostos gasosos.
«Pode pensar nisso como um conjunto de papilas gustativas digitais, em que cada sensor deste chip responde de forma única às várias moléculas de gás que lhe são apresentadas», explicou Bassil numa palestra do UC Grad Slam sobre a sua investigação. «Cada um destes 16 sensores possui uma película sensora diferente e funciona convertendo as reações químicas entre a superfície do sensor e a molécula de gás em sinais elétricos.»
Recorrendo à aprendizagem automática, Bassil treinou um modelo para reconhecer os perfis de resposta dos sensores associados a sete alimentos diferentes: morango, mirtilo, banana, noz, avelã, caju e amendoim. Também o treinou para reconhecer o aroma de frango cru, leite e ovos quando estavam frescos e quando tinham sido deixados à temperatura ambiente durante 24 e 48 horas.
Bassil descobriu que o «nariz» era suficientemente sensível para detetar 0,05 gramas de noz isolada, o que corresponde a cerca de um centésimo de uma noz descascada média. No entanto, ainda não testou a sensibilidade do dispositivo em ambientes onde estejam presentes outros gases, como quando as nozes fazem parte de uma salada ou de um bolo, ou quando há alimentos estragados no frigorífico juntamente com outros alimentos.
«A ideia é que possamos utilizar a seletividade relativa dos sensores de gás, combinada com as capacidades de reconhecimento de padrões da aprendizagem automática, para identificar qual a «impressão digital» de gás associada a cada alimento», afirmou Bassil. «O resultado é um chip sensor que é muito mais sensível e muito mais objetivo do que qualquer nariz humano pode ser.»
Embora o conceito do nariz eletrónico exista desde a década de 1980, concretizar esta tecnologia tem-se revelado complicado. Os sensores de gás único, como os que se encontram nos detetores de monóxido de carbono em casa, são relativamente simples de fabricar. Mas integrar um conjunto de diferentes películas sensoriais num único chip é muito mais difícil.
Bassil superou muitos destes desafios utilizando nanotubos de carbono como material condutor, em vez de óxidos metálicos. Os nanotubos de carbono podem formar camadas com apenas alguns nanómetros de espessura, o que equivale a apenas alguns átomos, ou a um centésimo de um cabelo humano. A sua grande área de superfície confere-lhes muitas qualidades especiais, incluindo uma elevada sensibilidade à temperatura ambiente.
A utilização de uma estrutura de dispositivo que funciona à temperatura ambiente — em vez de precisar de ser aquecida — permitiu a Bassil escolher uma variedade mais ampla de materiais sensíveis a gases, incluindo aqueles que se podem degradar a altas temperaturas, como os polímeros. Também lhe permitiu fabricar o chip sensor utilizando um processo simples chamado «drop casting», em vez de recorrer a técnicas mais complicadas.
«O aspeto verdadeiramente escalável do meu nariz eletrónico é que podemos utilizar todos estes diferentes tipos de materiais sensíveis, depositando-os todos numa única etapa», afirmou Bassil.
Embora não esteja incluída no novo estudo, Bassil criou agora uma versão portátil do nariz eletrónico que pode ser operada com uma aplicação para iPhone. Ela planeia testar a próxima geração do dispositivo numa variedade mais ampla de ambientes, continuando a melhorar a sua sensibilidade e fiabilidade.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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