crimine, prevenzione del terrorismo, monitoraggio ambientale, elettronica riutilizzabile, diagnostica medica e sicurezza alimentare, sono solo alcune delle aree di vasta portata in cui un nuovo sensore chimico potrebbe rivoluzionare il progresso.
Capace di riconoscere una vasta gamma di superfici reattive, la tecnologia può raccogliere piccole quantità di composti organici volatili (COV), come l'acetone. Quando viene rilevata, la sostanza chimica trasforma il materiale da blu a verde.
I sensori fotonici sono un mercato globale emergente e in rapida espansione. La ricerca di Oxford potrebbe essere utilizzata per sviluppare composti di materiale fotonico noti come sensori Metal-Organic Frameworks (MOF) a basso costo. Ciò consentirebbe una serie di nuove applicazioni innovative, Compreso; dispositivi medici portatili per diagnosi e terapia non invasiva, biosensori per la salvaguardia da intossicazioni chimiche e contaminazioni alimentari. I sensori fotonici MOF intelligenti potrebbero essere utilizzati anche per proteggere la società dalla criminalità e dal terrorismo. Le applicazioni probabili vanno dai dispositivi di protezione individuale indossabili, alle tecnologie anticontraffazione, e sensori luminescenti basati su ottiche riutilizzabili per la protezione da ambienti dannosi, come nitroesplosivi e gas tossici.
I MOF sono altamente sintonizzabili e sono stati descritti come "spugne molecolari solide", con la capacità di assorbire e rispondere a una serie di solventi e gas. Sono creati da strutture altamente porose in cui gli atomi di metallo sono collegati da molecole organiche di collegamento. Le proprietà fisiche e chimiche di queste strutture possono essere progettate per consentire agli scienziati di controllare la precisa funzionalità del materiale.
In uno studio presentato in Materiale avanzato , Gli ingegneri dell'Università di Oxford hanno utilizzato composti di materiali noti come Metal-Organic Frameworks (MOF) per sviluppare una tecnologia di rilevamento su nanoscala attiva "fotochimicamente". Il materiale percepisce e risponde alla luce e alle sostanze chimiche, visibilmente cambiando colore, a seconda della sostanza rilevata.
Professor Jin-Chong Tan, che guida il laboratorio Multifunctional Materials &Composites (MMC) nel Dipartimento di Ingegneria dell'Università di Oxford, ha dichiarato:'Questo nuovo materiale ha notevoli proprietà fisiche e chimiche che apriranno la porta a molte applicazioni non convenzionali. I materiali MOF stanno diventando più intelligenti, e con ulteriori ricerche può essere utile per la progettazione di sensori intelligenti e dispositivi multifunzionali.'
Il team ha preso attivamente provvedimenti per tradurre questa tecnologia in un impatto sociale, deposito di un brevetto nel luglio 2017, in collaborazione con Samsung Electronics Co. Ltd. Nei prossimi mesi i ricercatori esploreranno le applicazioni sanitarie per il materiale, come l'impiego di sensori fotochimici all'interno di etilometri portatili diagnostici per condizioni come il diabete.
Recentemente, questa ricerca pionieristica ha ulteriormente portato all'assegnazione del prestigioso Consolidator Grant del Consiglio europeo della ricerca (ERC) di 2,4 milioni di euro. Il finanziamento sosterrà il team del professor Tan nel suo lavoro di sviluppo di sensori fotonici intelligenti con tecnologia dei materiali basata su MOF.
Abhijeet Chaudhari, uno studente di dottorato e coautore dello studio, scoperto una strategia sintetica non convenzionale per la fabbricazione di nanofogli 2-D porosi ((OX-1) di un materiale MOF 3-D), che potrebbe potenzialmente rivoluzionare il campo dei sensori fotonici.
Il professor Tan ha dichiarato:"Ridimensionamento dell'architettura della struttura tipicamente tridimensionale (3-D) dei MOF per produrre morfologie bidimensionali (2-D), simile ai nanomateriali 2-D topici come i calcogenuri, grafene, e nanofogli di ossido, è difficile da realizzare. Ancora, lo sviluppo di nuovi materiali MOF 2-D è importante per l'ingegneria delle applicazioni avanzate, ad esempio:sensori fotonici e interruttori intelligenti, elettronica a film sottile e dispositivi di rilevamento.'
