Novo método de monitorização ambiental em tempo real
Imagem hiperespectral
Detetar microplásticos ou reconhecer pragas de plantas numa fase inicial - um novo método baseado em medições de luz infravermelha próxima torna isto e muito mais possível. É barato e funciona em tempo real.
Investigadores de Bochum, Duisburg, Karlsruhe e Münster desenvolveram um novo método de monitorização ambiental. Este método funciona com luz infravermelha próxima (NIR) e permite registar com precisão informações espectrais detalhadas de vários materiais e amostras biológicas. A equipa liderada por Jan Stegemann e pelo Prof. Dr. Sebastian Kruss, do Instituto Fraunhofer de Circuitos e Sistemas Microelectrónicos IMS e da Universidade Ruhr de Bochum, demonstrou que a chamada tecnologia HyperNIR pode ser utilizada para distinguir entre diferentes tipos de plástico sem contacto, por exemplo, o que é útil para processos de reciclagem ou para a deteção de microplásticos. Os investigadores descrevem o desenvolvimento na revista "Advanced Science", publicada online a 4 de março de 2025.
A luz infravermelha próxima, invisível ao ser humano, contém informações valiosas sobre a composição química de uma amostra. Com os métodos anteriores, podia ser representada como uma imagem em escala de cinzentos ou como um espetro, ou seja, como uma distribuição de intensidade para diferentes comprimentos de onda. O novo método baseia-se na imagem hiperespectral, ou seja, na combinação de informação espetral e espacial. Utilizando componentes baratos e disponíveis no mercado, os investigadores podem transformar qualquer câmara normal numa câmara HyperNIR, convertendo assim a informação espetral em imagens. Para tal, utilizam ópticas de polarização controláveis. Os marcadores externos, como os corantes, também podem ser captados, mas não são necessários.
O processo funciona em tempo real
O sistema cria três imagens por amostra, que fornecem informação espetral detalhada. Enquanto os métodos convencionais requerem um exame demorado de uma amostra, a câmara HyperNIR é significativamente mais rápida. "A capacidade de analisar diferentes materiais e as suas propriedades em tempo real pode aumentar significativamente a eficiência dos processos de monitorização ambiental", prevê Sebastian Kruss.
Por exemplo, os investigadores mostraram que eram capazes de utilizar a tecnologia HyperNIR para seguir em tempo real a forma como uma planta de pimenta absorve água - sem contacto e sem utilizar corantes. "Esta imagem hiperespectral também pode potencialmente ser transferida para outras moléculas", diz Jan Stegemann, dando uma perspetiva. "Poderá ser utilizada para monitorizar o teor de nutrientes numa planta ou para reconhecer infestações de pragas e stress vegetal numa fase precoce."
Aplicações também concebíveis na biomedicina
O método HyperNIR pode também ser combinado com a microscopia de fluorescência para diferenciar as várias moléculas fluorescentes utilizadas como marcadores. Este facto torna o sistema potencialmente interessante para a investigação biomédica. A equipa liderada por Jan Stegemann e Sebastian Kruss gostaria de continuar a desenvolver esta área de aplicação no futuro.
"A integração do método em drones também poderia abrir uma nova dimensão na recolha e análise de dados e, assim, ajudar a resolver questões ambientais prementes no domínio da agricultura", diz Sebastian Kruss, delineando um possível desenvolvimento futuro da tecnologia.
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Publicação 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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