La herramienta sería un sustituto de los controles de calidad manuales en las industrias química y farmacéutica.

Equipos de investigación de dos institutos Fraunhofer han desarrollado un mini láser que puede realizar el control de calidad de materiales utilizados en compuestos químicos y farmacéuticos. Para ello, analiza las reacciones de muestras de los productos cuando son iluminadas con radiación infrarroja. Los desarrolladores del dispositivo, que tiene un tamaño similar al de una caja de cerillas, esperan tener un prototipo funcional a finales de 2015. 

La manufactura en una gran industria es (o debería ser), en opinión de muchos, cosa del pasado; sin embargo, el factor humano sigue siendo una realidad en pasos del proceso productivo donde la falibilidad es el mayor peligro. Ahora eso podría cambiar gracias a una nueva herramienta láser desarrollada por dos institutos Fraunhofer: el de Física del Estado Sólido Aplicada IAF, de  Friburgo, y el de Microsistemas Fotónicos IPMS en Dresde. 

La falibilidad no es el único problema a que hace frente este nuevo sistema. Hasta ahora, el método de calidad más habitual consiste en tomar muestras al azar de los recipientes reactivos y examinarlas en un laboratorio, con técnicas de cromatografía o espectroscopia. El proceso no solo es lento y costoso, sino que no permite analizar el producto en su totalidad, algo que sí permite la nueva herramienta. 

Análisis continuo mediante el espectro electromagnético 

Según se explica en un comunicado, el método que sigue el nuevo láser se basa en la espectroscopia, y pretende monitorizar todo el proceso de desarrollo de los productos. El láser envía de manera continua una radiación infrarroja a los recipientes de reacción; luego, analiza la cantidad de radiación que vuelve al detector, y cuánta es absorbida por las sustancias. 

El espectro de radiación devuelta, al ser diferente el ratio de absorción de cada sustancia, permite averiguar la concentración de materiales reactivos y de materiales ya transformados en el producto final, y ver la evolución del “proceso de las reacciones químicas, que puede ser monitorizado de manera constante en tiempo real”, según afirma el doctor Ralf Ostendorf, gestor de proyectos en el IAF Fraunfoher. 

Para lograr ese trabajo continuo, el láser ha tenido que superar diversos problemas. El proceso solo permite trabajar con una longitud de onda en el amplio espectro electromagnético: el láser comienza emitiendo una onda corta que va aumentando hasta alcanzar el valor deseado, para luego volver a empezar. Hasta ahora, ese proceso duraba varios segundos, algo inviable si se pretendía que el control fuera en tiempo real. 

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Los investigadores han logrado superar el reto con este nuevo láser. La velocidad se ha aumentado hasta mil veces con la aplicación de sistemas de espejos con escáneres micromecánicos (SMMS), permitiendo que el láser no analice una onda del espectro por segundo, sino mil de ellas, y logrando la rapidez necesaria para mantener el ritmo de control.

Otras aplicaciones 

De momento, la herramienta está pensada para que se utilice en el desarrollo de productos de la industria química y la farmacéutica, aunque sus diseñadores prevén que en un futuro podría tener otras aplicaciones. 

Para ello, una de las características en las que han querido incidir más en el diseño ha sido la del tamaño. Apenas más grande que una caja de cerillas, el láser es un dispositivo portátil que podría usarse, por ejemplo, en controles policiales, para analizar sustancias de manera inmediata y fiable. También podría tener una gran utilidad en la industria alimentaria, para comprobar la calidad de los productos que llegan al público. 

Por ahora, esas aplicaciones aún quedan lejos de la realidad. Los investigadores ya han probado un modelo de laboratorio que presentarán en el congreso Laser – World of Photonics, a celebrar entre el 22 y el 25 de junio en Munich. Se espera que el primer prototipo funcional esté listo a finales de este mismo año.

 

A: N