p Sensores que farejam produtos químicos no ar para nos alertar sobre tudo, desde incêndios a monóxido de carbono, a motoristas bêbados e dispositivos explosivos escondidos na bagagem, melhoraram tanto que podem até detectar doenças no hálito de uma pessoa. Pesquisadores da Universidade Drexel e do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia fizeram uma descoberta que pode tornar nossos melhores "narizes químicos" ainda mais sensíveis. p Na pesquisa, publicado recentemente na revista American Chemical Society ACS Nano , a equipe descreve como um bidimensional, o material metálico denominado MXene pode ser usado como um detector altamente sensível de produtos químicos gasosos. O artigo sugere que o MXene pode coletar produtos químicos, como amônia e acetona, que são indicadores de úlceras e diabetes, em traços muito mais baixos do que os sensores usados ​​atualmente em diagnósticos médicos.

p "MXene é um dos sensores de gás mais sensíveis já relatados. Esta pesquisa é significativa porque expande a faixa de detecção de gases comuns, permitindo-nos detectar concentrações muito baixas que não éramos capazes de detectar antes, "disse Yury Gogotsi, Ph.D., Distinguished University e Bach Professor na Drexel's College of Engineering, que foi o principal autor Drexel do estudo. "A alta sensibilidade do aparelho pode ser usada para detectar gases tóxicos ou poluentes encontrados em nosso meio ambiente."

p Grupo de Pesquisa em Nanomateriais de Gogotsi, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Drexel, juntou-se a Hee-Tae Jung, Ph.D., um professor da KAIST em Daejeon, Coreia do Sul para explorar as propriedades de detecção de gás do carbeto de titânio MXene. A chave para sua excelente capacidade de detecção de cheiros é que o MXene é altamente condutivo e sofre uma mudança mensurável de condutividade elétrica na presença do produto químico que foi projetado para detectar - e apenas quando esse produto químico específico está presente.

p Esse discernimento é chamado de relação "sinal-ruído" no mundo dos sensores químicos e é usado para classificar a qualidade dos sensores - captar mais sinal e menos ruído é o objetivo. Os que estão em uso hoje, principalmente em ambientes médicos para detectar produtos químicos como acetona, etanol e propanol, ou em bafômetros para detectar álcool - tem uma relação sinal-ruído entre 3-10, MXene está entre 170 e 350, dependendo do produto químico.

p "Se o material pode responder aos gases emitindo um sinal forte, ao mesmo tempo em que é condutivo e atinge baixo ruído elétrico, o sensor pode detectar gases em concentrações muito baixas porque a relação sinal-ruído é alta - este é claramente o caso do MXene, "Gogotsi disse." MXene pode detectar gases em intervalos de 50-100 partes por bilhão, que está abaixo da concentração necessária para que os sensores atuais detectem diabetes e uma série de outras condições de saúde. "

p Este nível de sensibilidade pode ser extremamente importante para a detecção de doenças. Além de úlceras e diabetes, a análise da respiração está sendo desenvolvida para o diagnóstico precoce de vários tipos de câncer, cirrose, esclerose múltipla e doença renal. Se os indicadores químicos dessas doenças puderem ser detectados em concentrações mais baixas, é mais provável que sejam diagnosticados e tratados em estágios iniciais.

p A vantagem do MXene sobre os materiais de sensor convencionais está em sua estrutura porosa e composição química. O material é bom para permitir que as moléculas de gás se movam através de sua superfície e se prenda, ou adsorvendo, certos que são quimicamente atraídos por ele, mostrando boa seletividade.

p A equipe de Gogotsi tem explorado MXenes desde a descoberta do material em Drexel em 2011. O grupo foi capaz de criar e estudar mais de duas dezenas de composições químicas diferentes para o material, o que significa que eles podem ser usados ​​para criar sensores para uma grande variedade de gases.

p No futuro, Gogotsi sugere, Os sensores MXene podem desempenhar um papel importante no monitoramento ambiental, coleta e armazenamento de energia, bem como cuidados de saúde.

p "O próximo passo para o avanço desta pesquisa será desenvolver a sensibilidade do sensor para diferentes tipos de gases e melhorar a seletividade de detecção entre diferentes gases, ", Disse Gogotsi." Também podemos imaginar sensores pessoais que estarão em nossos smartphones ou rastreadores de fitness, monitorar as funções do corpo e o meio ambiente enquanto trabalhamos, dormir ou fazer exercícios, acessível com um toque de um dedo. Melhorar a sensibilidade de detecção com novos materiais é o primeiro passo para tornar esses dispositivos uma realidade. "