Polímero de coordenação como sensor de acetonitrila. Crédito:Scixel
O aumento das emissões de compostos orgânicos voláteis (VOCs) e seu impacto resultante na qualidade do ar e da água tornou-se uma das principais preocupações ambientais de nossa época, especialmente nas sociedades industrializadas. Alguns VOCs são identificados como altamente tóxicos ou cancerígenos, e pode impactar a saúde humana e também o ecossistema natural. VOCs são emitidos pelo uso de muitos produtos domésticos de uso diário, o que torna o controle de suas emissões particularmente difícil e crítico. Um desses VOCs é o acetonitrila, que é usado principalmente como solvente orgânico em processos extrativos, e também é comumente usado para tingir têxteis, como limpador de metais e para aplicações em baterias. A exposição ao acetonitrila ocorre principalmente por inalação e contato dérmico em locais de trabalho nos quais o acetonitrila é produzido ou usado. Estudos toxicológicos forneceram evidências suficientes de que altos níveis de acetonitrila induzem potencial neurotoxicidade, náusea, atividade motora prejudicada, respiração superficial e / ou irregular e, em casos extremos, morte.
Atualmente, técnicas analíticas altamente sensíveis são empregadas para a quantificação precisa de VOCs, muitas vezes com base na absorção óptica, contagem de partículas ou espectrometria de massa. Contudo, essas técnicas têm algumas desvantagens, como sua baixa portabilidade, seletividade restrita, etapas de pré-tratamento complexas e demoradas, necessidade de operadores altamente qualificados e de alto custo. Para superar essas limitações e explorar alternativas mais econômicas, tais polímeros de coordenação têm atraído muita atenção no desenvolvimento de dispositivos de detecção de próxima geração. Esses materiais podem hospedar VOCs por meio de um processo de difusão em toda a rede cristalina. Este processo pode produzir uma resposta fácil de medir devido à variação das propriedades desses materiais, o que os torna quimiossensores úteis. Especificamente, esses quimiossensores podem exibir uma mudança facilmente detectável em quase todas as propriedades físico-químicas, como na emissão luminescente, a condutividade elétrica, o comportamento magnético e até mesmo uma mudança de cor a olho nu.
O polímero de coordenação exposto ao acetonitrila causa uma mudança de cor e uma mudança abrupta na condutividade elétrica do material. Crédito:Esther Resines
Os grupos do Professor Enrique Burzurí e do Professor J. Sanchez Costa do IMDEA Nanociencia propõem o uso de um polímero de coordenação não poroso simples que apresenta uma transição magneto-estrutural sob dessorção / absorção de moléculas de acetonitrila na estrutura. Esta mudança reversível produz uma resposta mensurável na presença de acetonitrila. Essa resposta vem na forma de uma mudança na cor do polímero de laranja para amarelo e um aumento abrupto na condutividade elétrica. Ambas as respostas são facilmente observadas a olho nu ou facilmente medidas, fornecendo uma vantagem óbvia sobre outras técnicas analíticas dispendiosas. Além disso, essas respostas ocorrem em temperaturas bem definidas próximas às condições ambientais. Hoje, até onde sabemos, este é o primeiro exemplo de um material baseado em molécula que mostra todas essas propriedades legíveis macroscópicas de uma só vez.