Los microsensores avanzados salen del laboratorio

Medir la composición del aire no parece nada especial. Pero si el aire en cuestión contiene partículas de explosivo, y el objetivo es detectar una mina antipersonas enterrada, esa simple medida se convierte en un reto tecnológico. Este tipo de desafíos son los que empiezan a permitir los nuevos sensores. Gracias a la fusión entre técnicas de microelectrónica y de biología molecular, a que son cada vez más pequeños y a que se les puede incorporar un cerebro que procese la información que recogen, esta variada familia de dispositivos permitirá en un futuro cercano, por ejemplo, detectar contaminantes en el mar en pocos segundos, hacerse análisis de sangre sin pinchazos, controlar la temperatura en incubadoras de bebés prematuros, saber cuánto tiempo lleva abierta una botella de vino...El pasado febrero, un grupo de investigadores de la empresa GTD enterró en Vitoria, en dos terrenos propiedad de la empresa de explosivos EXPAL, dos muestras de TNT -sin peligro alguno porque no llevan detonador- obtenidas de una mina contra un carro de combate y de otra antipersonas. Es una parte clave de un proyecto llamado Ángel, que pretende desarrollar en la próxima década un sistema seguro para desactivar minas antipersonas. El proyecto implica desarrollar vehículos, tripulados o no, capaces de detectar las minas a cierta distancia, y el explosivo enterrado en Vitoria está sirviendo ahora para probar la sensibilidad de los futuros sensores de ese vehículo.

"El objetivo final es detectar el explosivo a una distancia de 10 metros, pero los sensores que necesitamos están aún en una fase embrionaria. En el futuro equiparemos un helicóptero con filtros que vayan tomando muestras de aire en diferentes sitios. Luego las muestras se analizarán en los sensores", explica Rafael Rodríguez, especialista en explosivos de GTD.

'Nariz' electrónica

Los investigadores deben asegurarse de que pueden recoger muestras de aire con una concentración de explosivo suficiente como para activar el sensor. Así, cada dos semanas van a tomar muestras de aire a los emplazamientos de Vitoria, equipados con un filtro en forma de embudo recubierto de oro -metal al que las partículas de TNT no se quedan pegadas, con lo que entran fácilmente en el filtro.La muestra de aire se envía después a Suecia, donde la empresa Biosensor Aplication la analiza con el sensor, del tipo nariz electrónica: una superficie con moléculas diseñadas específicamente para adherirse al explosivo, de forma que si hay partículas de éste en el aire de la muestra quedarán pegadas. La superficie de soporte es un cristal que oscila con una determinada frecuencia, y ésta varía según las moléculas hayan cazado explosivo o no.

GTD prueba además otro sensor de tipo químico. En éste las partículas en el aire de la muestra son ionizadas -quedan cargadas eléctricamente- y después se las hace atravesar un campo magnético; en función del tiempo que tarden en atravesarlo es posible distinguir de qué explosivo se trata. A mediados del próximo año el proyecto contará también con un campo de pruebas de varios kilómetros cuadrados cerca de Madrid cedido por el Ministerio de Defensa, donde se emplearán, esta vez sí, explosivos con detonador.

Las pruebas del detector de gases del departamento de Física Aplicada de la Universidad Complutense de Madrid entrañan menos riesgo. El grupo de Agapito de Andrés ha desarrollado el embrión de un equipo portátil para detectar contaminación en las ciudades, "una solución que valdría la décima parte de los equipos actuales y casi con la misma precisión", explica de Andrés.

Él ha usado sensores japoneses de gases, ya comerciales, a los que ha entrenado para detectar monóxido de carbono y óxido de nitrógeno, dos de los contaminantes más habituales en las ciudades. Y les ha incorporado una red neural, un cerebro que integra sus datos; la medición final aparece en una pequeña pantalla.

"Lo difícil es un dispositivo capaz de medir dos gases tan distintos como éstos, algo que no hacen los sensores actuales. La red neural produce un espectro integrando la información de todos los sensores, y luego lo compara con las calibraciones realizadas". El margen de error de su sistema es del 10%, "que no está nada mal comparado con el 5% de los equipos actuales, mucho más caros".

Otro de los proyectos de este grupo tiene que ver con los futuros sensores de temperatura que se emplearán en el gran acelerador de partículas LHC (Large Hadron Collider), ahora en construcción en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra. En el LHC, en un túnel subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, los protones serán acelerados casi hasta la velocidad de la luz por imanes superconductores, que para funcionar deben estar a una temperatura concreta entre 272 y 271 grados centígrados bajo cero, con una precisión del orden de la milésima. Unos 40.000 sensores , en cuyo desarrollo participan varios grupos europeos, se ocuparán de garantizar esta precisión. El equipo madrileño estudia la electrónica del sistema, que debe ser capaz de resistir el bombardeo de radiación generada en el acelerador.