Nuevo método de vigilancia medioambiental en tiempo real
Imágenes hiperespectrales
Detectar microplásticos e identificar el estrés de las plantas en una fase temprana: esto y mucho más puede hacerse ahora gracias a un nuevo método basado en mediciones con luz infrarroja cercana. Es barato y funciona en tiempo real.
Investigadores de Bochum, Duisburgo, Karlsruhe y Münster han desarrollado un nuevo método de vigilancia medioambiental. Se basa en la luz infrarroja cercana (NIR) y permite obtener información espectral detallada de diversos materiales y muestras biológicas. El equipo dirigido por Jan Stegemann y el profesor Sebastian Kruss, del Instituto Fraunhofer de Circuitos y Sistemas Microelectrónicos IMS y la Universidad Ruhr de Bochum (Alemania), demostró que la tecnología HyperNIR puede utilizarse para la identificación sin contacto de distintos tipos de plástico, por ejemplo, lo que resulta útil para procesos de reciclado y la detección de microplásticos. Los investigadores han publicado un artículo sobre esta tecnología en la revista "Advanced Science", en línea el 4 de marzo de 2025.
La luz infrarroja cercana, invisible para el ser humano, contiene información valiosa sobre la composición química de una muestra. Los métodos anteriores la mostraban como una imagen en escala de grises o como un espectro, es decir, como una distribución de intensidad para distintas longitudes de onda. El nuevo método se basa en imágenes hiperespectrales, es decir, en la combinación de información espectral y espacial. Utilizando componentes baratos y disponibles en el mercado, los investigadores son capaces de transformar cualquier cámara estándar en una cámara HyperNIR para convertir la información espectral en imágenes. Para ello utilizan ópticas de polarización controlable. También se pueden capturar marcadores externos, como colorantes, pero no son necesarios.
El proceso funciona en tiempo real
El sistema toma tres imágenes de cada muestra, que proporcionan información espectral detallada. Mientras que los métodos convencionales requieren un largo escaneado de la muestra, la cámara HyperNIR es significativamente más rápida. "La capacidad de analizar distintos materiales y sus propiedades en tiempo real puede aumentar considerablemente la eficacia de los procesos en la vigilancia del medio ambiente", predice Sebastian Kruss.
Los investigadores demostraron, por ejemplo, que la tecnología HyperNIR les permitía seguir en tiempo real cómo una planta de pimiento absorbe el agua, sin contacto y sin utilizar colorantes. "Estas imágenes hiperespectrales pueden aplicarse a otras moléculas", afirma Jan Stegemann. "Podría utilizarse para controlar el contenido de nutrientes en una planta o para detectar la infestación de plagas y el estrés vegetal en una fase temprana".
Aplicaciones también viables en biomedicina
El método HyperNIR también puede combinarse con la microscopía de fluorescencia para diferenciar entre varias moléculas fluorescentes que se utilizan como marcadores. Esto significa que el sistema es potencialmente interesante para la investigación biomédica. El equipo dirigido por Jan Stegemann y Sebastian Kruss espera explorar este campo de aplicación con más detalle en el futuro.
"Integrar el proceso en drones también podría ayudar a resolver problemas medioambientales acuciantes en el campo de la agricultura, al abrir una nueva dimensión en la recogida y el análisis de datos", según esboza Sebastian Kruss una posible próxima etapa en el desarrollo de la tecnología.
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Publicación original
Jan Stegemann, Franziska Gröniger, Krisztian Neutsch, Han Li, Benjamin Scott Flavel, Justus Tom Metternich, Luise Erpenbeck, Poul Bering Petersen, Per Niklas Hedde, Sebastian Kruss; "High‐Speed Hyperspectral Imaging for Near Infrared Fluorescence and Environmental Monitoring"; Advanced Science, 2025-3-4
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