De astronautas e submarinistas a mineiros e equipes de resgate, pessoas que operam em pequenas, espaços fechados precisam de boa qualidade de ar para funcionar com segurança e eficácia. Sensores eletrônicos agora desenvolvidos por uma equipe KAUST podem detectar simultaneamente pelo menos três parâmetros críticos que são importantes para monitorar para garantir o conforto e a segurança humana.

Esses novos sensores usam estruturas metal-orgânicas fluoradas (MOFs) como camada de detecção. MOFs são materiais porosos que compreendem uma matriz regular de átomos de metal mantidos juntos por ligantes de pequenas moléculas orgânicas para formar uma estrutura semelhante a uma gaiola de repetição. Mohamed Eddaoudi da KAUST, que liderou os dois estudos sobre a eficácia do sensor, explica que ao alterar os componentes metálicos e orgânicos, Os MOFs podem ser ajustados para aplicações que variam de separação e armazenamento de gás a catálise e detecção.

"Muitas pessoas tentaram desenvolver métodos simples, eficiente, SO de baixo custo ₂ , CO ₂ e H ₂ O sensores sem sucesso, "dizem os pesquisadores Mohamed Rachid Tchalala, Youssef Belmabkhout e Prashant Bhatt, tudo do laboratório de Eddoudi.

A abordagem adotada pelo grupo de Eddaoudi foi desenvolver um MOF fluorado, que Belmabkhout e Tchalala testaram como materiais sensores para esses gases. O teste desses materiais de última geração foi feito em colaboração com Khaled Nabil Salama e sua equipe.

O primeiro estudo mostra como o sensor pode medir a concentração de dióxido de carbono e o nível de umidade do ar. Embora o segundo estudo dos mesmos MOFs fluorados mostre que ele pode detectar o gás nocivo e corrosivo dióxido de enxofre, ou mesmo removê-lo seletivamente do gás de combustão do motor.

"Traços de SO ₂ estão invariavelmente presentes no gás de combustão produzido por fábricas e centrais de energia, e entao ₂ pode envenenar materiais desenvolvidos para capturar CO ₂ para captura e armazenamento de carbono, "dizem Belmabkhout e Bhatt." AlFFIVE-1-Ni pode absorver ASSIM ₂ com uma afinidade 66 vezes maior do que para CO ₂ , enquanto mostra boa estabilidade para SO ₂ exposição."

Os MOFs também podem ser usados ​​com dois simples, plataformas de sensores de alta sensibilidade de baixo custo. Sensores de microbalança de cristal de quartzo (QCM) que são revestidos com uma película fina de qualquer MOF detectaram a mudança na massa com a absorção de SO ₂ , ou água e CO ₂ . De forma similar, Sensores de eletrodo interdigitado revestidos de MOF detectaram uma mudança nas propriedades eletrônicas com a absorção de água e CO ₂ .

Ambas as plataformas de sensores, a equipe mostrou, poderia monitorar umidade e CO ₂ níveis em condições atmosféricas reais. "O sinal é calibrado contra CO ₂ concentração, nível de umidade e misturas de ambos, "Tchalala explica. Um sensor baseado em QCM também pode detectar SO ₂ no ar em níveis de apenas 25 partes por milhão.