Os sensores são importantes para detectar contaminantes e monitorar as condições ambientais. Sensores fluorescentes podem revelar a presença de um contaminante de acordo com a mudança da intensidade e / ou comprimento de onda da luz que eles emitem. Em particular, sensores fluorescentes que exibem mudanças na cor de emissão são atraentes porque tais mudanças podem ser facilmente observadas a olho nu, tornando-os fáceis de usar.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Tsukuba desenvolveu recentemente um sensor fluorescente eficaz para vapor de solvente. Seu sensor é baseado em uma molécula ramificada chamada dendrímero. O dendrímero é composto por um núcleo aceitador de elétrons ligado a ramos doadores de elétrons. Sob certas condições, o dendrímero se auto-montou em fibras que formaram uma estrutura cristalina contendo vários poros, que auxiliou na adsorção de moléculas de solvente.

"A difusão lenta de metanol ou acetonitrila em soluções de clorofórmio do dendrímero produziu microfibras cristalinas com alta porosidade, "afirma Sae Nakajima." Sob outras condições, obtivemos microesferas amorfas do dendrímero sem poros. "

O grupo de pesquisa investigou a estrutura cristalina do dendrímero por técnicas de difração, descobrindo que o volume dos poros da estrutura da microfibra era superior a 70% do volume total do cristal. O alto volume de poro das microfibras de dendrímero cristalino aumentou muito sua capacidade de adsorção de gás em relação às esferas formadas em outras condições.

Filmes do dendrímero cristalino exibiram comportamento de emissão favorável para uso em detecção de solvente. Quando os filmes foram expostos ao vapor de solvente, sua intensidade de emissão aumentou consideravelmente e sua cor de emissão mudou rapidamente (em dois segundos), refletindo a polaridade do solvente. Isso significa que um único filme pode ser usado para detectar vários tipos de solventes. Por exemplo, um filme apareceu azul em uma imagem de microscopia de fluorescência antes da exposição ao solvente e tornou-se amarelo após a introdução de vapor de água ou verde após a adição de metanol. O filme voltou à sua cor original quando o vapor do solvente foi removido, permitindo que seja reutilizado.

"Os dendrímeros normalmente possuem estruturas amorfas densas. A estrutura cristalina porosa formada por nosso dendrímero sob condições específicas aumentou sua capacidade de adsorção e sensibilidade, revelando a importância da estrutura cristalina na detecção de fluorescência por dendrímeros, "diz Yohei Yamamoto.

Este trabalho demonstra que a detecção visível de vapor de solvente pode ser realizada usando dendrímeros cristalinos com estruturas porosas. Esses dendrímeros são promissores para uso na discriminação de gases e materiais orgânicos, tornando-os atraentes para aplicações de detecção ambiental.