Reversibel elektro-optisk detektor til miljøføling af forurenende stoffer

Stigende emissioner af flygtige organiske forbindelser (VOC'er) og deres deraf følgende indvirkning på luft- og vandkvaliteten er blevet en af ​​vores tids største miljøproblemer, især i industrialiserede samfund. Nogle VOC'er er identificeret som meget giftige eller kræftfremkaldende, og kan påvirke menneskers sundhed såvel som på det naturlige økosystem. VOC'er udsendes fra brugen af ​​mange daglige husholdningsprodukter, hvilket gør kontrollen med deres emissioner særlig vanskelig og kritisk. En af disse VOC'er er acetonitril, som primært anvendes som et organisk opløsningsmiddel i ekstraktionsprocesser, og det er også almindeligt brugt til farvning af tekstiler, som metalrens og til batterianvendelser. Udsættelse for acetonitril sker hovedsageligt ved indånding og hudkontakt på arbejdspladser, hvor acetonitril produceres eller anvendes. Toksikologiske undersøgelser har givet tilstrækkelige beviser for, at høje niveauer af acetonitril inducerer potentiel neurotoksicitet, kvalme, nedsat motorisk aktivitet, overfladisk og/eller uregelmæssig vejrtrækning og, i ekstreme tilfælde, død.

I øjeblikket, meget følsomme analytiske teknikker anvendes til nøjagtig kvantificering af VOC'er, ofte baseret på optisk absorption, partikeltælling eller massespektrometri. Imidlertid, disse teknikker har nogle ulemper, såsom deres lave bærbarhed, begrænset selektivitet, komplekse og tidskrævende forbehandlingstrin, nødvendigheden af ​​højt kvalificerede operatører og høje omkostninger. For at overvinde disse begrænsninger og udforske mere omkostningseffektive alternativer, sådanne koordinationspolymerer har tiltrukket sig stor opmærksomhed i udviklingen af ​​næste generations sensorenheder. Disse materialer kan være vært for VOC'er gennem en diffusionsproces gennem krystalgitteret. Denne proces kan give en respons, der er let at måle på grund af variationen i disse materialers egenskaber, hvilket gør dem til nyttige kemosensorer. Specifikt, disse kemosensorer kunne vise en let påviselig ændring i næsten enhver fysisk-kemisk egenskab, såsom i den selvlysende emission, den elektriske ledningsevne, den magnetiske adfærd og endda en farveændring med blotte øjne.

Grupperne af professor Enrique Burzurí og professor J. Sanchez Costa ved IMDEA Nanociencia foreslår brugen af ​​en simpel ikke-porøs koordinationspolymer, der viser en magneto-strukturel overgang under desorption/absorption af acetonitrilmolekyler i strukturen. Denne reversible ændring frembringer en målbar respons i nærvær af acetonitril. Denne reaktion kommer i form af en ændring i polymerens farve fra orange til gul og en brat stigning i den elektriske ledningsevne. Begge disse svar kan let observeres med det blotte øje eller let måles, giver en åbenlys fordel i forhold til andre dyre analyseteknikker. I øvrigt, disse reaktioner forekommer ved veldefinerede temperaturer tæt på omgivelsernes betingelser. I dag, så vidt vi ved, dette er det første eksempel på et molekylebaseret materiale, der viser alle disse makroskopiske læsbare egenskaber på én gang.