Investigadores de la Universidad de Houston informaron una nueva técnica para determinar la composición química de los materiales utilizando luz infrarroja cercana.
El trabajo podría tener una serie de aplicaciones potenciales, incluida la mejora del análisis de perforación de fondo de pozo en la industria del petróleo y el gas y la ampliación del espectro de luz solar que se puede cosechar y convertir en electricidad, dijo Wei-Chuan Shih, profesor asociado de electricidad yingeniería informática en UH y autor principal de un artículo que describe el descubrimiento publicado el 22 de junio en Nano letras .
"Desde un punto de vista científico, es un descubrimiento bastante novedoso excitar la resonancia plasmónica en el infrarrojo cercano y hacer que funcione para nosotros", dijo.
Eso significa que las sustancias que no pueden medirse con precisión mediante sensores que operan en el espectro infrarrojo ahora pueden estudiarse con mucho más detalle que el proporcionado por las técnicas actuales que usan el espectro infrarrojo cercano.
Además de Shih, los otros autores incluyen a los investigadores posdoctorales Greggy M. Santos y Oussama Zenasni y los estudiantes graduados Fusheng Zhao y Md Masud Parvez Arnob.
La espectroscopía que usa el espectro infrarrojo, una técnica analítica que usa luz infrarroja para escanear e identificar la composición química de materiales orgánicos, poliméricos y algunos inorgánicos, es una herramienta importante, pero tiene limitaciones. La luz infrarroja es absorbida por el agua, por lo quela técnica no funciona con muestras a base de agua.
El escaneo de luz infrarroja cercana es compatible con el agua, pero las técnicas actuales son menos sensibles que las que usan otras longitudes de onda.
"Para superar estas barreras, hemos desarrollado una técnica novedosa para obtener simultáneamente una detección de índice de refracción y química en un rango de longitud de onda NIR infrarrojo cercano de 1-2.5 μm en discos de oro nanoporoso NPG, que cuentan con plasma plasmónico de alta densidadpuntos de mejora del campo eléctrico localizado ", escribieron los investigadores." Por primera vez, la espectroscopía de absorción de infrarrojo cercano SENIRA mejorada en superficie se ha demostrado para la detección química de alta sensibilidad ".
Shih dijo que trabajar con luz infrarroja cercana suele ser "una espada de doble filo", ya que puede usarse con muestras a base de agua pero no proporciona los detalles necesarios. "Mostramos que el agua no es un problema, pero podemosTambién aumentar la sensibilidad de lo que queremos medir en 10.000 veces ", dijo.
Él y los miembros de su laboratorio han trabajado con discos de oro nanoporosos desde que descubrieron la estructura en 2013. Para este proyecto, dijo que "sintonizaron" o diseñaron los nanodiscos para reaccionar cuando se exponen a longitudes de onda específicas, lo que permite su desarrollo.Una técnica de detección con las ventajas del escaneo infrarrojo y del infrarrojo cercano.
La técnica se probó con varias muestras de petróleo crudo y otras de hidrocarburos, y Shih dijo que podría ser útil en el análisis de fluidos de fondo de pozo, que utiliza espectroscopía de infrarrojo cercano para analizar el material encontrado en las profundidades de un pozo. La técnica permite a los perforadores saber rápidamente qué hay debajoel suelo o el lecho marino, pero dijo que la nueva técnica podría simplificar el proceso porque requiere una muestra más pequeña para el análisis, una ventaja obvia en la caracterización de laboratorio.
Oliver C. Mullins, un asesor científico de Schlumberger y el autor principal del análisis de fluidos de fondo de pozo, dijo que el descubrimiento tiene potencial tanto para el laboratorio como para el campo.
"La espectroscopía óptica ha hecho contribuciones significativas en la industria del petróleo y el gas más allá de la caracterización de laboratorio", dijo. "En particular, el análisis de fluidos in situ en pozos petroleros basado en armónicos vibratorios y absorción electrónica en las longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas haconvertirse en un estándar de la industria en el registro de pozos con cable. SENIRA ofrece una perspectiva emocionante para una mejor tecnología de sensores potenciales tanto en el campo como en el laboratorio ".
Shih dijo que los investigadores están pensando en nuevas formas de hacer las cosas usando la técnica: "Podemos escribir mucho aceite con pequeñas cantidades de aceite".
Aunque el documento utiliza el análisis de composición de hidrocarburos como un ejemplo de cómo se podría implementar la técnica, Shih dijo que se puede aplicar a cualquier especie molecular. Ese amplio uso potencial, además de la novedad de la técnica, es la razón Nano letras publicó el documento, dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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