Estudios in situ de (Cr,Ti)2O3 en presencia de compuestos orgánicos volátiles por técnicas espectroscópicas

ENIO LIMA JR.; VALDÉS, DANIELA P.; TOBIA, DINA; SÁNCHEZ, RODOLFO D.; SALETA, MARTÍN E.

Congreso; 107 Reunión Anual de Física (RAFA 2022); 2022

La detección y cuantificación de gases, hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles (VOCs) es vital en el área de salud, diagnóstico médico y cuidado del medio ambiente. Existe una extensa lista de patologías y síntomas que se observan tras la exposición a éstos. Adicionalmente, algunas enfermedades provocan la liberación de vapores de compuestos orgánicos en la respiración de los pacientes. Por ejemplo, el aliento de pacientes con bacterias intestinales (Helicobacter Pylori) se detecta hidrógeno y metano, producido durante la descomposición de azúcares por las bacterias. En pacientes afectados por el raro síndrome de fermentación alcohólica endógena el hálito de estos posee trazas de etanol y en los que padecen de cetoacidosis diabética contiene pequeñas cantidades de acetona. En particular, la detección y cuantificación de pequeñas concentraciones de acetona en el aliento es un nuevo desafío para el control de la, ya mencionada, cetoacidosis diabética o control de dietas cetogénicas en pacientes con epilepsia. Surge así la necesidad de contar con un sistema de detección de acetona efectivo y versátil que permita cuantificar contenidos desde concentraciones ínfimas a grandes cantidades, siempre teniendo en cuenta que estos materiales no den falsos positivos frente a otros gases y/o VOCs presentes en la respiración. Los óxidos semiconductores de metales de transición se están utilizando exitosamente con estos fines desde la década de los 60s. En este contexto, en este trabajo estudiamos las propiedades de detección del sesquióxido mixto de Cr-Ti (Cr2−xTixO3 - CTO). El CTO es isoestrucutal con el Cr2O3 (estructura corundum en el grupo espacial R¯3c). El CTO ha llamado la atención debido a sus rápidos tiempos de respuesta y alta sensibilidad a diversas moléculas pequeñas, las que modifican la resistencia eléctrica del material en función de su concentración. En particular en este trabajo estudiamos CTO sintetizado por Liquid-Mix. Desde el punto de vista de la detección por cambios en las propiedades eléctricas, los resultados indican una buena sensibilidad y capacidad de cuantificación de diferentes compuestos volátiles (acetona, etanol, isopropanol y ácido acético). Adicionalmente a la clásica medición de los cambios en la resistencia producida por la presencia de VOCs en la atmósfera se han realizado mediciones in situ de espectrometría infrarrojo utilizando un espectrómetro FTIR. El análisis de las bandas muestra corrimientos en la posición de los picos. Estos corrimientos son el resultado de las distorsiones en las bandas de energía las cuales provocan cambios en la resistencia del material. Por último, presentaremos estudios preliminares de espectros de resonancia de espín electrónico (ESR) de CTO en presencia de diferentes VOCs.