Blootstelling aan geurloze, kleurloze en smaakloze gassen, zoals zenuwgassen, kan giftig of zelfs dodelijk zijn. En het vermogen om andere soorten dampen te detecteren, zou mensen kunnen behoeden voor het eten van bedorven of bedorven voedsel. Gebruiksvriendelijke draagbare apparaten kunnen, daarom, gaan een lange weg in de richting van de bescherming van het publiek. Nu rapporteren onderzoekers in ACS Materials Letters hebben een penachtige sensor gemaakt die van kleur verandert bij blootstelling aan schadelijke gassen.

Mensen kunnen niet veel giftige dampen detecteren, zoals giftige zenuwgassen of vluchtige amines die vrijkomen uit bedorven voedsel, dus een sensor die de zeer kleine concentraties van deze gassen kan waarnemen, zou nuttig zijn. Op fluorescentie gebaseerde sensoren zijn een mogelijke oplossing omdat ze goedkoop zijn en sporen van verbindingen kunnen onthullen. Echter, sommige fluorescerende verbindingen klonteren samen als ze reageren met gassen, hun intensiteit verminderen, en ze kunnen complexe fabricageprocessen vereisen. Weer andere fluoroforen produceren intenser licht wanneer ze samengeklonterd worden - aggregatie-geïnduceerde emissie fluorogenen (AIEgens). De meeste van de huidige detectiemethoden met AIEgens zijn op vloeistof gebaseerd, waarbij gassen vóór analyse in oplossing moeten worden opgelost, en zijn niet gemakkelijk draagbaar. Dus, Zhe Jiao, Pengfei Zhang, Haïtao Feng, Ben Zhong Tang en collega's wilden AIEgens aanpassen om te worden geïntegreerd in een naalddunne vezel, het creëren van een handapparaat waarvan de punt "aangaat" in aanwezigheid van een bepaald gas.

De onderzoekers ontwikkelden twee op AIEgen gebaseerde "handige pennen, "een voor het identificeren van het zenuwgas diethylchloorfosfiet (DCP) en de andere voor aminen die worden geproduceerd door rottend voedsel. Ten eerste, ze bedekten siliciumdioxidepolymeervezels met een dunne sol-gellaag om AIEgens te immobiliseren. Volgende, ze hebben een AIEgen toegevoegd dat van kleur verandert wanneer het reageert met DCP op één set vezels, en een AIEgen dat reageert met amines op een andere set. De gecoate vezels werden vervolgens aan het uiteinde van een penachtig apparaat geplaatst met een UV-lichtbron erin. De punt van de DCP-sensor veranderde binnen 30 minuten na blootstelling aan DCP van gele fluorescentie in blauw. De punt van de aminesensor had aanvankelijk een milde blauwgrijze kleur, maar het genereerde binnen vijf minuten een levendig geel gekleurd licht toen het werd blootgesteld aan vluchtige aminedampen. Beide sensoren keerden terug naar de oorspronkelijke tint bij blootstelling aan neutraliserende dampen, waaruit blijkt dat ze omkeerbaar waren.

Eindelijk, het team gebruikte de op amine reagerende handige pen om onderscheid te maken tussen een zalmmonster dat gekoeld was geweest en een monster dat 48 uur op kamertemperatuur was bewaard. De onderzoekers zeggen dat andere handige pennen gemakkelijk kunnen worden ontwikkeld door verschillende dampgevoelige AIEgens te gebruiken, die kunnen worden toegepast op de voedselveiligheid, toepassingen voor milieubewaking of openbare veiligheid.