• El equipo del Prof. FAN Zhiyong integra matrices de sensores de nanotubos para hasta 10.000 sensores de gas por chip.
  • Los BOC muestran una sensibilidad y capacidad de distinción notables para 24 olores distintos en mezclas complejas.

En un logro innovador, los ingenieros de HKUST han presentado los Chips Olfativos Biomiméticos (BOC), lo que anuncia una nueva era en la tecnología de detección de olores. Estos chips, que imitan la olfacción humana, ofrecen una sensibilidad y capacidad de distinción excepcionales, revolucionando el análisis de olores y abriendo puertas a aplicaciones innovadoras.

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Superando los desafíos de la olfacción artificial

Un equipo de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha abordado con éxito el antiguo desafío de fabricar sensores olfativos artificiales equipados con matrices de sensores de gas de alto rendimiento. Su logro innovador se presenta en forma de chips olfativos biomiméticos (BOC), que integran matrices de sensores de nanotubos en sustratos nanoporosos, con hasta 10.000 sensores de gas por chip. Esta configuración imita de cerca el mecanismo de la olfacción en humanos y animales.

Durante décadas, investigadores de todo el mundo se han esforzado por desarrollar la olfacción artificial y las narices electrónicas (e-noses) para replicar el intrincado funcionamiento de los sistemas olfativos biológicos, en particular para discernir mezclas complejas de olores. Sin embargo, importantes obstáculos han impedido el progreso, principalmente en lo que respecta a la miniaturización y la mejora de las capacidades de reconocimiento para identificar con precisión las especies de gases y las concentraciones dentro de mezclas complejas de olores.

Aplicaciones multifacéticas e integración con la robótica

Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación del Prof. FAN Zhiyong, con sede en el Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática y el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la HKUST, ideó un gradiente de composición de materiales de ingeniería que permite la integración de diversos sensores en un pequeño chip nanoestructurado. Mediante la integración de la inteligencia artificial, sus chips olfativos biomiméticos muestran una sensibilidad excepcional a diversos gases y pueden distinguir eficazmente gases mezclados e identificar 24 olores distintos.

Con el fin de ampliar las aplicaciones de sus chips olfativos, el equipo también los integró con sensores de visión en un perro robótico, creando un sistema híbrido olfativo y visual capaz de identificar con precisión objetos dentro de compartimentos ocultos.

El desarrollo de chips olfativos biomiméticos promete mejorar las aplicaciones existentes en alimentos, monitoreo ambiental, diagnóstico médico y control de procesos industriales, al tiempo que abre nuevas posibilidades en sistemas inteligentes como la robótica avanzada y los dispositivos inteligentes portátiles para patrullas de seguridad y operaciones de rescate.

Por ejemplo, en aplicaciones de monitoreo y control de calidad en tiempo real, los chips olfativos biomiméticos pueden detectar y analizar olores específicos o compuestos volátiles asociados con diferentes etapas de los procesos industriales para garantizar la seguridad, identificar gases anormales o peligrosos en el monitoreo ambiental y localizar fugas en tuberías para reparaciones rápidas.

Este avance tecnológico marca un hito significativo en la digitalización de olores, similar a la digitalización de la información visual facilitada por las modernas tecnologías de detección de imágenes. Si bien la información visual ha experimentado un progreso sustancial, la información basada en olores se ha quedado atrás debido a la falta de sensores de olor avanzados. El trabajo del equipo del Prof.

Fan allana el camino para el desarrollo de sensores de olor biomiméticos con un vasto potencial de adopción generalizada, similar a la ubicuidad de las cámaras miniaturizadas en teléfonos inteligentes y dispositivos electrónicos portátiles, enriqueciendo en última instancia la vida de las personas.

De cara al futuro, el Prof. Fan prevé nuevos avances en la ingeniería biomimética, donde los materiales biocompatibles podrían permitir la integración de chips olfativos en el cuerpo humano. Esta innovación podría permitir la detección de olores normalmente imperceptibles y monitorizar anomalías de moléculas orgánicas volátiles en el aliento y emitidas por la piel, proporcionando alertas tempranas de posibles enfermedades.