Crimen, prevención del terrorismo, monitoreo ambiental, electrónica reutilizable, diagnóstico médico y seguridad alimentaria, son solo algunas de las áreas de gran alcance en las que un nuevo sensor químico podría revolucionar el progreso.
Capaz de reconocer una amplia gama de superficies reactivas, la tecnología puede recoger pequeñas cantidades de compuestos orgánicos volátiles (COV), como la acetona. Cuando se detecta, la sustancia química cambia el material de azul a verde.
Los sensores fotónicos son un mercado global de rápida expansión y rápida aparición. La investigación de Oxford podría utilizarse para desarrollar compuestos de material fotónico conocidos como sensores de estructuras metálicas orgánicas (MOF) a bajo costo. Esto permitiría una variedad de nuevas aplicaciones innovadoras, incluso; dispositivos médicos portátiles para el diagnóstico y la terapia no invasivos, biosensores para la protección contra el envenenamiento químico y la contaminación de los alimentos. Los sensores fotónicos MOF inteligentes también podrían usarse para proteger a la sociedad del crimen y el terrorismo. Las aplicaciones probables van desde dispositivos portátiles de protección personal, a las tecnologías de lucha contra la falsificación, y sensores luminiscentes basados en ópticas reutilizables para la protección contra entornos dañinos, como nitro explosivos y gases tóxicos.
Los MOF son altamente sintonizables y se han descrito como 'esponjas moleculares sólidas', con la capacidad de absorber y responder a una serie de disolventes y gases. Se crean a partir de estructuras altamente porosas donde los átomos de metal están unidos por moléculas enlazadoras orgánicas. Las propiedades físicas y químicas de estos marcos se pueden diseñar para permitir a los científicos controlar la funcionalidad precisa del material.
En un estudio presentado en Materiales avanzados , Los ingenieros de la Universidad de Oxford han utilizado compuestos de materiales conocidos como marcos metalorgánicos (MOF) para desarrollar una tecnología de detección a nanoescala activa "fotoquímicamente". El material percibe y responde a la luz y a los productos químicos, visiblemente cambiando de color, dependiendo de la sustancia que se haya detectado.
Profesor Jin-Chong Tan, quien dirige el Laboratorio de Materiales y Compuestos Multifuncionales (MMC) en el Departamento de Ingeniería de la Universidad de Oxford, dijo:'Este nuevo material tiene propiedades físicas y químicas notables que abrirán la puerta a muchas aplicaciones no convencionales. Los materiales MOF son cada vez más inteligentes, y con más investigación puede ser útil para diseñar sensores inteligentes y dispositivos multifuncionales ”.
El equipo ha tomado medidas activas para traducir esta tecnología en impacto social, presentar una patente en julio de 2017, en colaboración con Samsung Electronics Co. Ltd. Durante los próximos meses, los investigadores explorarán las aplicaciones de atención médica para el material, como el despliegue de sensores fotoquímicos dentro de los alcoholímetros portátiles de diagnóstico para afecciones como la diabetes.
Recientemente, Esta investigación pionera también ha llevado a la concesión de la prestigiosa Beca Consolidadora del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de 2,4 millones de euros. La financiación apoyará al equipo del profesor Tan en su trabajo de desarrollo de sensores fotónicos inteligentes con tecnología de materiales basada en MOF.
Abhijeet Chaudhari, un estudiante de doctorado y coautor del estudio, descubrió una estrategia sintética poco convencional para fabricar nanohojas porosas 2-D ((OX-1) de un material 3-D MOF), lo que podría revolucionar potencialmente el campo de los sensores fotónicos.
El profesor Tan dijo:'Reducir el tamaño de la arquitectura de marco típicamente tridimensional (3-D) de los MOF para producir morfologías bidimensionales (2-D), similar a los nanomateriales 2-D tópicos como los calcogenuros, grafeno y nanohojas de óxido, es difícil de lograr. Todavía, el desarrollo de nuevos materiales MOF 2-D es importante para aplicaciones avanzadas de ingeniería, por ejemplo:sensores fotónicos e interruptores inteligentes, electrónica de película fina y dispositivos de detección ».
