Perché l’irraggiamento a infrarossi è meglio dell’aria calda per i biosensori
Quando si costruiscono biosensori, è fondamentale ottimizzare i processi di essiccazione e stabilizzazione del materiale utilizzato. Molti laboratori continuano ancora a utilizzare sistemi basati sull’aria calda: in pratica, si tratta di forni che soffiano aria calda attorno al materiale da trattare. Ma chiunque abbia mai aspettato che una macchina raggiungesse la temperatura desiderata sa perfettamente qual è il problema principale: l’attesa.
Il problema sta nel modo in cui il calore viene trasferito.
Con l’aria calda, bisogna prima riscaldare l’aria stessa, e poi questa aria deve riscaldare il materiale su cui si lavora. È un processo lento, e questo ritardo consuma molto tempo.
Le lampade a infrarossi funzionano in modo diverso: non hanno bisogno di utilizzare l’aria. Emettono semplicemente radiazioni elettromagnetiche direttamente nel materiale del sensore. Di solito si utilizzano lampade a onde corte o medie. Poiché l’energia raggiunge il materiale immediatamente, quel fastidioso periodo di riscaldamento scompare completamente.
I tempi di lavorazione passano da minuti a secondi: è una differenza enorme.
C’è anche il problema dello spazio occupato dai dispositivi.
I forni a aria forzata occupano molto spazio: serve una stanza molto grande per mantenere costante la temperatura. Le lampade a infrarossi, invece, sono molto piccole; possono essere collocate direttamente lungo il percorso di trasporto dei materiali, liberando così molto spazio nel laboratorio.
Inoltre, si ha un maggiore controllo sul processo di cottura: è possibile scegliere la lunghezza d’onda e la potenza delle lampade per ottenere esattamente la temperatura desiderata. Non c’è più il rischio che i bordi del biosensore vengano danneggiati mentre il centro del sensore è ancora in fase di essiccazione.
Ma non è tutto perfetto… ci sono dei compromessi da fare.
L’irraggiamento a infrarossi è veloce, ma anche aggressivo. Poiché il calore è molto intenso, è possibile danneggiare la superficie del materiale se la velocità di trasporto del materiale varia anche solo di poco. Un forno a convezione funge da “buffer”, mentre le lampade a infrarossi inviano tutta l’energia direttamente nel materiale.
Se si passa dall’uso dell’aria calda a quello degli infrarossi, non basta semplicemente premere un interruttore. È necessario modificare la logica di regolazione dei tempi e probabilmente ripensare anche la fase di raffreddamento, per gestire quel improvviso aumento termico. Bisogna regolare con precisione i sensori e la velocità di alimentazione del materiale, altrimenti si rischiano danni al materiale stesso.