Un material poroso con bolsillos hechos a medida cosidos en su estructura es un material prometedor para detectar gases nocivos. Una fina película del material, recubierto sobre un electrodo, formó un sensor electrónico que podría detectar rastros de gas de dióxido de azufre. El sensor es un paso significativo hacia los dispositivos del mundo real que pueden olfatear gases peligrosos en el aire real.

Aunque varios instrumentos analíticos de laboratorio pueden detectar rastros de un gas específico en el aire, estos instrumentos suelen ser grandes, costoso, Máquinas hambrientas de energía. Todavía hay una necesidad de pequeños barato, sensores energéticamente eficientes que, por ejemplo, podría desplegarse ampliamente alrededor de sitios industriales para monitorear continuamente la calidad del aire.

Una forma prometedora de fabricar estos sensores implica materiales porosos denominados estructuras organometálicas (MOF, por sus siglas en inglés). Haciendo el MOF a partir de diferentes átomos metálicos y enlazadores orgánicos, los investigadores pueden crear materiales que absorban selectivamente gases específicos en bolsillos hechos a medida dentro de la estructura. Dos grupos de investigación de KAUST, dirigido por un científico de materiales, Mohamed Eddaoudi, e ingeniero electrónico, Khaled Salama, se asoció recientemente para desarrollar sensores de gas basados ​​en MOF.

El primer paso se completó en 2015 cuando el equipo hizo un sensor de prueba de concepto al recubrir una capa de MOF sobre un electrodo. El dispositivo detecta los gases de forma similar a como una pantalla táctil detecta un dedo. El gas cambia la capacitancia del sensor MOF, una propiedad electrónica que se puede medir directamente usando el electrodo.

Ahora, el equipo está trabajando hacia aplicaciones específicas. "Nuestro trabajo actual tiene como objetivo identificar el MOF ideal, en términos de sensibilidad y selectividad, para la detección de dióxido de azufre, "dice Valeriya Chernikova, un doctorado estudiante del laboratorio de Eddaoudi.

Los investigadores seleccionaron una versión basada en indio de un MOF llamado MFM-300 como su material sensor. Una película delgada del material podría crecer sobre el electrodo en condiciones suaves que no dañen el circuito del sensor. El material resultante forma bolsas revestidas con dos grupos -OH y cuatro grupos C-H que se unen selectivamente a moléculas de dióxido de azufre. En pruebas de laboratorio que utilizan mezclas simples de gases, el sensor podría detectar dióxido de azufre en concentraciones de solo unas pocas partes por mil millones.

Para utilizar la tecnología para aire real, que comprende una mezcla de gases mucho más compleja, el siguiente paso es desarrollar conjuntos de sensores que agrupen las respuestas de múltiples materiales MOF, Dice Chernikova. "Los datos se procesarán utilizando varios algoritmos estadísticos y de aprendizaje automático para mejorar la precisión de la respuesta del sensor, ", continúa." Esto se conoce comúnmente como una 'nariz artificial' ".