Detección mejorada de arsénico en el agua, los alimentos y el suelo
El sensor puede identificar el contenido global y la forma de las moléculas que contienen arsénico en concentraciones muy bajas
Es una cruel paradoja que en un planeta cuya superficie está cubierta en su mayor parte por agua, cientos de millones de personas no tengan acceso a agua potable limpia. En cuanto a la contaminación de las fuentes de agua potable y natural, uno de los principales culpables es el arsénico, un elemento abundante y tóxico en la corteza terrestre. Actualmente se sabe que el arsénico es la causa de la contaminación de las aguas subterráneas en más de 100 países, y puede producir enfermedades potencialmente mortales, sobre todo para las poblaciones de los países en desarrollo. Tales circunstancias hacen necesarios métodos eficaces y fiables de detección de arsénico en el agua, los alimentos y el suelo.
(Izquierda) Una muestra de una película nanoestructurada de plata, depositada mediante la técnica electroless sobre una placa de vidrio de dimensiones 2,5 x 7,5 cm. (Derecha) Un acercamiento a la película nanoestructurada de plata electroless de 1,5 µm x 1,5 µm mediante microscopía de fuerza atómica.
Dominique Vouagner
En Journal of Applied Physics, de AIP Publishing, un equipo de científicos franceses fabricó superficies de plata nanoestructuradas sensibles para detectar arsénico, incluso en concentraciones muy bajas.
Los sensores utilizan la espectroscopia Raman de superficie mejorada (SERS). Cuando una molécula que contiene arsénico se adhiere a la superficie, también recibe el impacto de un láser. El compuesto de arsénico dispersa la luz láser, creando una firma identificable que indica su presencia.
"El arsénico se encuentra en el agua en diferentes formas, por lo que es importante poder cuantificar las especies, además del contenido global", explica Dominique Vouagner, autor del estudio. "Mediante el uso de SERS, podemos detectar y especificar contaminantes incluso en la concentración más baja. Esto incluye el arsénico, que no debe superar las 10 ppb, según las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud".
El equipo comparó las prestaciones de detección y especiación de dos sustratos SERS. Uno se preparó mediante evaporación térmica convencional, en la que el material se calienta hasta que se vaporiza. El otro se creó con un proceso químico, en el que se deposita una capa sobre un material sumergiéndolo en un líquido y provocando una reacción química. Según Vouagner, este último proceso resultó ser mucho más sensible y relativamente fácil y seguro de producir.
"Nuestra técnica para desarrollar este sustrato SERS es fácil de fabricar, ya que las películas sin electrolito pueden depositarse fácilmente sobre diversos sustratos", explica. "Además, los compuestos de partida tienen una baja toxicidad ambiental, lo que supone una ventaja para las mediciones de detección en agua natural y potable".
La técnica se aleja de los métodos de referencia existentes para la especiación de trazas de arsénico, que son largos y caros. Los métodos convencionales también requieren el pretratamiento de la muestra en un laboratorio, por lo que no son idóneos para los ensayos de campo in situ.
Además, el nuevo método emplea un sustrato sólido que permite la interrogación óptica.
"Al ser menos 'ruidosos', los sistemas de detección óptica son mucho más sensibles que los electrónicos", explica Bernard Dussardier, autor del estudio. "Al mismo tiempo, son menos sensibles a los campos electromagnéticos parásitos. Además, la técnica SERS permite medir directamente las propiedades físico-químicas, mientras que los sistemas electrónicos, y algunos otros sistemas ópticos, son indirectos."
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