Ny smart sensor kan revolutionere kriminalitet og forebyggelse af terrorisme

Forbrydelse, forebyggelse af terrorisme, miljøovervågning, genanvendelig elektronik, medicinsk diagnostik og fødevaresikkerhed, er blot nogle få af de vidtrækkende områder, hvor en ny kemikaliesensor kan revolutionere fremskridt.

I stand til at genkende en lang række reaktive overflader, teknologien kan opsamle små mængder flygtige organiske forbindelser (VOC'er), såsom acetone. Når det opdages, gør stoffet materialet fra blåt til grønt.

Fotoniske sensorer er et hurtigt voksende og hurtigt voksende globalt marked. Oxfords forskning kan bruges til at udvikle fotoniske materialeforbindelser kendt som Metal-Organic Frameworks-sensorer (MOF'er) til lave omkostninger. Dette ville muliggøre en række nye innovative applikationer, inklusive; håndholdt medicinsk udstyr til ikke-invasiv diagnose og terapi, biosensorer til beskyttelse mod kemisk forgiftning og forurening af fødevarer. Intelligente MOF fotoniske sensorer kan også bruges til at beskytte samfundet mod kriminalitet og terrorisme. Ansøgninger spænder sandsynligvis fra bærbare personlige beskyttelsesanordninger, til teknologi mod forfalskning og genanvendelige optikbaserede selvlysende sensorer til beskyttelse mod skadelige miljøer, såsom nitrosprængstof og giftige gasser.

MOF'er er meget indstillelige og er blevet beskrevet som 'faste molekylære svampe', med evnen til at opsuge og reagere på en række opløsningsmidler og gasser. De er skabt af stærkt porøse rammer, hvor metalatomer er forbundet med organiske linkermolekyler. De fysiske og kemiske egenskaber ved disse rammer kan konstrueres, så forskere kan kontrollere materialets præcise funktionalitet.

I en undersøgelse omtalt i Avancerede materialer , ingeniører ved University of Oxford har brugt materialeforbindelser kendt som Metal-Organic Frameworks (MOF'er) til at udvikle en 'fotokemisk' aktiv nanoskala sensing-teknologi. Materialet registrerer og reagerer på lys og kemikalier, synligt skiftende farve, afhængigt af det stof, der er blevet påvist.

Professor Jin-Chong Tan, der leder Multifunctional Materials &Composites (MMC) Lab i Department of Engineering ved Oxford University, sagde:'Dette nye materiale har bemærkelsesværdige fysiske og kemiske egenskaber, der åbner døren til mange utraditionelle anvendelser. MOF -materialer bliver klogere, og med yderligere forskning kan være nyttig til konstruktion af intelligente sensorer og multifunktionelle enheder. '

Teamet har aktivt taget skridt i retning af at omsætte denne teknologi til samfundsmæssig påvirkning, indgav patent i juli 2017, i samarbejde med Samsung Electronics Co. Ltd. I løbet af de kommende måneder vil forskerne undersøge sundhedsapplikationer til materialet, såsom implementering af fotokemiske sensorer inde i diagnostiske håndholdte åndedrætsværn til sygdomme som diabetes.

For nylig, denne banebrydende forskning har yderligere ført til tildelingen af ​​det prestigefyldte European Research Council (ERC) Consolidator Grant på € 2,4 mio. Finansieringen vil støtte professor Tans team med deres arbejde med at udvikle smarte fotoniske sensorer med MOF-baseret materialeteknologi.

Abhijeet Chaudhari, en doktorand og studiens medforfatter, opdaget en ukonventionel syntetisk strategi til fremstilling af porøse 2-D nanosheets ((OX-1) af et 3D-MOF-materiale), som potentielt kan revolutionere området for fotoniske sensorer.

Professor Tan sagde:'Nedskæring af den typisk tredimensionelle (3-D) rammearkitektur af MOF'er for at give todimensionale (2-D) morfologier, beslægtet med aktuelle 2-D-nanomaterialer som chalcogenider, grafen, og oxid nanosheets, er svær at opnå. Endnu, udviklingen af ​​nye 2-D MOF-materialer er vigtig for at konstruere avancerede applikationer, for eksempel:fotoniske sensorer og smarte switches, tyndfilmselektronik og sanseapparater. '