Notícia

Pesquisadores imprimem componentes em 3D para espectrômetro de massa portátil de baixo custo

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sexta-feira, 5 janeiro 2024 14:15

Áreas

Geociências. Gestão de Resíduos. Materiais. Monitoramento Ambiental. Pesquisa. Química. Saúde Ambiental. Tecnologias. Toxicologia.

Espectrômetros de massa, dispositivos que identificam substâncias químicas, são amplamente utilizados em aplicações como análise de cenas de crimes, testes toxicológicos e levantamentos geológicos. Mas essas máquinas são volumosas, caras e fáceis de danificar, o que limita onde elas podem ser implantadas de forma eficaz.

Usando a impressão 3D, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) produziram um filtro de massa, que é o componente central de um espectrômetro de massa, que é muito mais leve e barato do que o mesmo tipo de filtro feito com técnicas e materiais tradicionais.

O filtro miniaturizado, conhecido como quadrupolo, pode ser completamente fabricado em questão de horas por alguns dólares. O dispositivo impresso em 3D é tão preciso quanto alguns filtros de massa de nível comercial que podem custar mais de US$ 100 mil (cerca de R$ 490 mil) e levar semanas para serem fabricados.

Construído em resina vitrocerâmica durável e resistente ao calor, o filtro é impresso em 3D em uma única etapa, portanto, nenhuma montagem é necessária. A montagem frequentemente apresenta defeitos que podem prejudicar o desempenho dos quadrupolos.

Tal quadrupolo leve, barato, mas preciso, é um passo importante na busca de 20 anos do Dr. Luis Fernando Velásquez-García para produzir um espectrômetro de massa portátil impresso em 3D.

“Não somos os primeiros a tentar fazer isso. Mas fomos os primeiros a conseguir fazer isso. Existem outros filtros quadrupolo miniaturizados, mas eles não são comparáveis aos filtros de massa de nível profissional. Há muitas possibilidades para este hardware se o tamanho e o custo pudessem ser menores sem afetar negativamente o desempenho”, disse o Dr. Velásquez-García, pesquisador principal dos Laboratórios de Tecnologias de Microssistemas do MIT e autor sênior de um artigo detalhando o quadrupolo miniaturizado, publicado na revista científica Advanced Science.

Por exemplo, um cientista poderia levar um espectrômetro de massa portátil para áreas remotas da floresta tropical, usando-o para analisar rapidamente potenciais poluentes sem enviar amostras de volta ao laboratório. E um dispositivo leve seria mais barato e mais fácil de enviar para o espaço, onde poderia monitorizar produtos químicos na atmosfera da Terra ou em planetas distantes.

O Dr. Velásquez-García é acompanhado no artigo pelo autor principal Colin Eckhoff, estudante de pós-graduação do MIT em Engenharia Elétrica e Ciência da Computação; pelo Dr. Nicholas Lubinsky, ex-pós-doutorado do MIT; e por Luke Metzler e o Dr. Randall Pedder, da Ardara Technologies.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Adam Zewe, MIT News. Imagem: pesquisadores criaram vários filtros quadrupolos diferentes antes de chegar à iteração final (última à direita), que é cercada por uma série de redes triangulares para proporcionar durabilidade. Fonte: Divulgação, MIT.