Rilevare i microplastici e identificare lo stress delle piante in una fase iniziale-questo e molto altro possono ora essere fatti grazie a un nuovo metodo basato su misurazioni della luce del vicino infrarosso. È economico e funziona in tempo reale.
I ricercatori di Bochum, Duisburg, Karlsruhe e Münster hanno sviluppato un nuovo metodo per il monitoraggio ambientale. Si basa sulla luce del vicino infrarosso (NIR) e consente agli utenti di ottenere informazioni spettrali dettagliate da vari materiali e campioni biologici. Il team guidato da Jan Stegemann e dal professor Sebastian Kruss del Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS e Ruhr University Bochum, Germania, hanno dimostrato che la tecnologia Hypernir può essere utilizzata per l’identificazione non contatta di diversi tipi di plastica, ad esempio, che è utile per i processi di riciclaggio e la rilevazione della microplastica. I ricercatori hanno pubblicato un documento sulla tecnologia sulla rivista Scienza avanzata, Online il 4 marzo 2025.
La luce del vicino infrarosso, che è invisibile per l’uomo, contiene preziose informazioni sulla composizione chimica di un campione. I metodi precedenti lo visualizzavano come immagine in scala di grigi o come spettro, cioè come distribuzione di intensità per diverse lunghezze d’onda. Il nuovo metodo si basa sull’imaging iperspettrale, cioè la combinazione di informazioni spettrali e spaziali. Utilizzando componenti economici e disponibili in commercio, i ricercatori sono in grado di trasformare qualsiasi fotocamera standard in una fotocamera HyperNIR al fine di convertire le informazioni spettrali in immagini. Per questo scopo usano ottica di polarizzazione controllabile. Anche i marcatori esterni, come i coloranti, possono essere catturati, ma non sono necessari.
Il processo funziona in tempo reale
Il sistema prende tre immagini di ciascun campione, che forniscono informazioni spettrali dettagliate. Mentre i metodi convenzionali richiedono una scansione che richiede tempo di un campione, la fotocamera HyperNIR è significativamente più veloce. “La capacità di analizzare materiali diversi e le loro proprietà in tempo reale può aumentare notevolmente l’efficienza dei processi nel monitoraggio ambientale”, prevede Sebastian Kruss.
I ricercatori hanno mostrato, ad esempio, che la tecnologia Hypernir ha permesso loro di tracciare in tempo reale come una pianta di pepe a campana assorbe l’acqua, senza contatto e senza usare i coloranti. “Tale imaging iperspettrale può essere potenzialmente trasferito ad altre molecole”, afferma Jan Stegemann. “Potrebbe essere usato per monitorare il contenuto di nutrienti in una pianta o per rilevare l’infestazione di parassiti e lo stress delle piante in una fase iniziale.”
Applicazioni fattibili anche in biomedicina
Il metodo Hypernir può anche essere combinato con la microscopia a fluorescenza per distinguere tra varie molecole fluorescenti che vengono utilizzate come marcatori. Ciò significa che il sistema è potenzialmente interessante per la ricerca biomedica. La squadra guidata da Jan Stegemann e Sebastian Kruss spera di esplorare quest’area di applicazione in modo più dettagliato in futuro.
“L’integrazione del processo nei droni potrebbe anche aiutare a risolvere i problemi ambientali pressanti nel campo dell’agricoltura aprendo una nuova dimensione nella raccolta e analisi dei dati”, mentre Sebastian Kruss delinea una potenziale fase successiva nello sviluppo della tecnologia.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com