Het toevoegen van fluoride aan water is in een aantal landen gebruikelijk, inclusief de VS, Australië, Brazilië, Maleisië, Indië en Vietnam. In lage concentraties (lager dan 1,5 mg/L), het kan tandbederf voorkomen en zelfs botten versterken, maar niveaus daarboven kunnen het tegenovergestelde effect hebben, ernstige tand- en botziekte veroorzaken, vooral bij kinderen en zich ontwikkelende foetussen.

Om de boel onder controle te houden, de WHO heeft 1,5 mg/L vastgesteld als de maximumlimiet voor fluoride in drinkwater. "Om te bepalen of drinkwater veilig is, we moeten fluoride in water detecteren op het niveau van delen per miljoen (ppm), " zegt Kyriakos Stylianou van het laboratorium voor moleculaire simulatie bij EPFL Valais Wallis. "Ongeveer één tot 1,5 ppm is goed voor tanden, maar in veel landen de waterbronnen hebben concentraties boven 2 ppm, die ernstige gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken."

Maar het meten van fluoride bij zulke lage concentraties met voldoende nauwkeurigheid is duur en vereist een goed uitgerust chemisch laboratorium. Daarom, verontreiniging met fluoride in water treft tegenwoordig een aantal ontwikkelingslanden, en zelfs delen van ontwikkelde landen.

Onder leiding van Stylianou, een team van wetenschappers heeft nu een apparaat gebouwd dat de fluorideconcentraties nauwkeurig kan meten met slechts een paar druppels water, zelfs met een lichte vervuiling, wat resulteert in een eenvoudige verandering in kleurhelderheid. Gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society ( JACS ), het apparaat heet SION-105. Het is draagbaar, aanzienlijk goedkoper dan de huidige methoden, en kan door vrijwel iedereen ter plaatse worden gebruikt.

De sleutel tot het apparaat is het ontwerp van een nieuw materiaal dat de wetenschappers hebben gesynthetiseerd (en waarnaar het apparaat is vernoemd). Het materiaal behoort tot de familie van "metaal-organische raamwerken" (MOF's), verbindingen bestaande uit een metaalion (of een cluster van metaalionen) verbonden met organische liganden, waardoor een-, twee-, of driedimensionale structuren. Vanwege hun structurele veelzijdigheid, MOF's kunnen worden gebruikt in een steeds groter wordende lijst van toepassingen, inclusief het scheiden van petrochemicaliën, ontgiftend water, en er waterstof of zelfs goud uit halen.

SION-105 is standaard lichtgevend, maar wordt donkerder wanneer het fluoride-ionen tegenkomt. "Voeg een paar druppels water toe en door de kleurverandering van de MOF te volgen, we kunnen bepalen of het veilig is om het water te drinken of niet, " legt Mish Ebrahim uit, de eerste auteur van de krant. "Dit kan nu op locatie, zonder enige chemische expertise."

De onderzoekers gebruikten het apparaat om het fluoridegehalte te bepalen in grondwatermonsters uit Vietnam, de Verenigde Arabische Emiraten, en Saoedi-Arabië. De gegevens kwamen goed overeen in vergelijking met metingen met ionchromatografie, een standaardmethode voor het meten van de fluorideconcentratie in water.

"Deze vergelijking toont de prestaties en betrouwbaarheid van SION-105, die, in combinatie met de draagbaarheid en het gebruiksgemak van het apparaat, maken het een zeer gebruiksvriendelijke oplossing voor waterbemonstering in afgelegen gebieden waar frequente controle van de fluorideconcentratie van het grootste belang is, ' zegt Stylianou.