طوّر علماء من معهد شيبورا للتكنولوجيا (SIT) في اليابان بلورة ذكية قادرة على الكشف الفوري عن الملوثات من خلال تغيّر لونها لحظة ملامسة المادة الملوثة، في خطوة واعدة نحو تطوير مستشعرات بيئية منخفضة التكلفة وعالية الفعالية.

ووفق ما نقله موقع Interesting Engineering، قام الباحثون بتصميم جزيء جديد يُدعى "مشتق البيرازيناسين"، لديه القدرة على رصد مادة النفثالين، وهي ملوث شائع في الهواء والماء. وتتميّز البلورة بتغيّر لونها من الأزرق المُخضّر إلى الأحمر البنفسجي عند تعرضها لهذا المركب، في تحول لوني واضح وقابل للعكس.

الميزة اللافتة في الابتكار أن البلورة تعود إلى لونها الأصلي بعد إزالة الملوّث، ويمكن إعادة استخدامها عدة مرات، مما يجعلها مناسبة لأغراض الاستشعار البيئي والمراقبة المستمرة. وأوضح فريق البحث أن هذا التغيّر اللوني يتم بفعل نقل الشحنة، وهي حركة للإلكترونات تحدث داخل الجزيء نفسه أو بين جزيئات مختلفة، وقد تمكن الباحثون من دمج هذين النوعين في مادة واحدة للمرة الأولى.

عند تعرض البلورة لمادة النفثالين، تتكوّن بلورة جديدة بنسبة 1:1، ما يؤدي إلى نقل الإلكترونات من النفثالين إلى البلورة، مسببة تحوّلاً في اللون. ويمكن استعادة اللون الأصلي عبر تسخين البلورة إلى 180 درجة مئوية، ما يطرد الجزيئات الملوثة ويُعيد حالتها الأصلية.

أوضح الباحث كازوشي ناكادا، قائد الدراسة، أن الجزيء المصمم قادر على رصد كميات ضئيلة للغاية من الملوثات، حتى في بيئات معقدة مثل المياه العذبة أو المالحة. ويرى الفريق أن هذه البلورة قد تُستخدم للكشف عن التلوث في الأنهار، المحيطات، أو الهواء، دون الحاجة لأجهزة استشعار إلكترونية متقدمة.