Crime, prevenção do terrorismo, monitoramento ambiental, eletrônicos reutilizáveis, diagnóstico médico e segurança alimentar, são apenas algumas das áreas de longo alcance onde um novo sensor químico pode revolucionar o progresso.
Capaz de reconhecer uma vasta gama de superfícies reativas, a tecnologia pode coletar pequenas quantidades de compostos orgânicos voláteis (VOCs), como acetona. Quando detectado, o produto químico transforma o material de azul para verde.
Os sensores fotônicos são um mercado global emergente e em rápida expansão. A pesquisa de Oxford poderia ser usada para desenvolver compostos de materiais fotônicos conhecidos como sensores Metal-Organic Frameworks (MOFs) a baixo custo. Isso permitiria uma variedade de novas aplicações inovadoras, Incluindo; dispositivos médicos portáteis para diagnóstico e terapia não invasivos, biossensores para proteção contra intoxicação química e contaminação de alimentos. Sensores fotônicos inteligentes MOF também podem ser usados para proteger a sociedade do crime e do terrorismo. As aplicações prováveis variam de dispositivos de proteção pessoal vestíveis, às tecnologias anti-falsificação, e sensores luminescentes baseados em ótica reutilizáveis para proteção contra ambientes prejudiciais, tais como explosivos nitro e gases tóxicos.
MOFs são altamente ajustáveis e foram descritos como 'esponjas moleculares sólidas', com a capacidade de absorver e responder a uma série de solventes e gases. Eles são criados a partir de estruturas altamente porosas onde os átomos de metal são ligados por moléculas de ligação orgânica. As propriedades físicas e químicas dessas estruturas podem ser projetadas para permitir que os cientistas controlem a funcionalidade precisa do material.
Em um estudo apresentado em Materiais avançados , engenheiros da Universidade de Oxford usaram compostos de materiais conhecidos como Metal-Organic Frameworks (MOFs) para desenvolver uma tecnologia de detecção de nanoescala ativa 'fotoquimicamente'. O material sente e responde à luz e produtos químicos, visivelmente mudando de cor, dependendo da substância que foi detectada.
Professor Jin-Chong Tan, que lidera o Laboratório de Materiais e Compostos Multifuncionais (MMC) no Departamento de Engenharia da Universidade de Oxford, disse:'Este novo material tem propriedades físicas e químicas notáveis que abrirão a porta para muitas aplicações não convencionais. Os materiais do MOF estão ficando mais inteligentes, e com mais pesquisas pode ser útil para a engenharia de sensores inteligentes e dispositivos multifuncionais. '
A equipe tomou medidas ativamente para traduzir essa tecnologia em impacto social, depositando uma patente em julho de 2017, em colaboração com a Samsung Electronics Co. Ltd. Nos próximos meses, os pesquisadores explorarão as aplicações de saúde para o material, como a implantação de sensores fotoquímicos dentro de bafômetros portáteis de diagnóstico para doenças como diabetes.
Recentemente, esta investigação inovadora conduziu ainda à atribuição da prestigiada subvenção consolidadora do European Research Council (ERC) no valor de 2,4 milhões de euros. O financiamento apoiará a equipe do Professor Tan em seu trabalho de desenvolvimento de sensores fotônicos inteligentes com tecnologia de materiais baseada em MOF.
Abhijeet Chaudhari, um aluno de doutorado e co-autor do estudo, descobriram uma estratégia sintética não convencional para a fabricação de nanofolhas 2-D porosas ((OX-1) de um material MOF 3-D), que poderia revolucionar o campo dos sensores fotônicos.
O professor Tan disse:'Reduzir o tamanho da arquitetura de estrutura tipicamente tridimensional (3-D) de MOFs para produzir morfologias bidimensionais (2-D), semelhante a nanomateriais 2-D tópicos, como calcogenetos, grafeno, e nanofolhas de óxido, é difícil de realizar. Ainda, o desenvolvimento de novos materiais MOF 2-D é importante para aplicações avançadas de engenharia, por exemplo:sensores fotônicos e interruptores inteligentes, aparelhos eletrônicos e sensores de filme fino. '
