Misdrijf, preventie van terrorisme, milieu Controle, herbruikbare elektronica, medische diagnostiek en voedselveiligheid, zijn slechts enkele van de verreikende gebieden waar een nieuwe chemische sensor een revolutie teweeg kan brengen in de vooruitgang.

In staat om een ​​breed scala aan reactieve oppervlakken te herkennen, de technologie kan kleine hoeveelheden vluchtige organische stoffen (VOS) opnemen, zoals aceton. Wanneer gedetecteerd, verandert de chemische stof het materiaal van blauw in groen.

Fotonische sensoren zijn een snel opkomende en snelgroeiende wereldmarkt. Het onderzoek van Oxford kan worden gebruikt om tegen lage kosten fotonische materiaalverbindingen te ontwikkelen die bekend staan ​​​​als Metal-Organic Frameworks-sensoren (MOF's). Dit zou een verscheidenheid aan nieuwe innovatieve toepassingen mogelijk maken, inclusief; draagbare medische apparaten voor niet-invasieve diagnose en therapie, biosensoren voor bescherming tegen chemische vergiftiging en voedselbesmetting. Intelligente MOF-fotonische sensoren kunnen ook worden gebruikt om de samenleving te beschermen tegen misdaad en terrorisme. Mogelijke toepassingen variëren van draagbare persoonlijke beschermingsmiddelen, tegen namaaktechnologieën, en herbruikbare optica gebaseerde luminescentiesensoren voor bescherming tegen schadelijke omgevingen, zoals nitro-explosieven en giftige gassen.

MOF's zijn zeer afstembaar en zijn beschreven als 'vaste moleculaire sponzen', met het vermogen om een ​​aantal oplosmiddelen en gassen op te nemen en erop te reageren. Ze zijn gemaakt van zeer poreuze raamwerken waar metaalatomen worden overbrugd door organische linkermoleculen. De fysische en chemische eigenschappen van deze raamwerken kunnen zo worden ontworpen dat wetenschappers de precieze functionaliteit van het materiaal kunnen controleren.

In een studie in Geavanceerde materialen , ingenieurs van de Universiteit van Oxford hebben materiaalverbindingen gebruikt die bekend staan ​​als Metal-Organic Frameworks (MOF's) om een ​​'fotochemisch' actieve detectietechnologie op nanoschaal te ontwikkelen. Het materiaal voelt en reageert op licht en chemicaliën, zichtbaar van kleur veranderen, afhankelijk van de stof die is gedetecteerd.

Professor Jin-Chong Tan, die het Multifunctional Materials &Composites (MMC) Lab leidt in de afdeling Engineering van de Universiteit van Oxford, zei:'Dit nieuwe materiaal heeft opmerkelijke fysische en chemische eigenschappen die de deur zullen openen naar veel onconventionele toepassingen. MOF-materialen worden slimmer, en met verder onderzoek nuttig kan zijn voor de engineering van intelligente sensoren en multifunctionele apparaten.'

Het team heeft actief stappen gezet om deze technologie te vertalen naar maatschappelijke impact, het indienen van een octrooi in juli 2017, in samenwerking met Samsung Electronics Co. Ltd. De komende maanden zullen de onderzoekers toepassingen in de gezondheidszorg onderzoeken voor het materiaal, zoals de inzet van fotochemische sensoren in diagnostische draagbare ademtesters voor aandoeningen zoals diabetes.

Onlangs, dit baanbrekende onderzoek heeft verder geleid tot de toekenning van de prestigieuze European Research Council (ERC) Consolidator Grant van 2,4 miljoen euro. De financiering zal het team van professor Tan ondersteunen bij hun werk aan de ontwikkeling van slimme fotonische sensoren met MOF-gebaseerde materiaaltechnologie.

Abhijeet Chaudhari, een doctoraatsstudent en de co-auteur van de studie, ontdekte een onconventionele synthetische strategie voor het vervaardigen van poreuze 2D nanosheets ((OX-1) van een 3D MOF-materiaal), die mogelijk een revolutie teweeg kunnen brengen op het gebied van fotonische sensoren.

Professor Tan zei:'Het verkleinen van de typisch driedimensionale (3-D) raamwerkarchitectuur van MOF's om tweedimensionale (2-D) morfologieën te verkrijgen, verwant aan actuele 2-D nanomaterialen zoals chalcogeniden, grafeen, en oxide nanosheets, is moeilijk te realiseren. Nog, de ontwikkeling van nieuwe 2-D MOF-materialen is belangrijk voor het ontwerpen van geavanceerde toepassingen, bijvoorbeeld:fotonische sensoren en slimme schakelaars, dunne-film elektronica en meetapparatuur.'