牛津大学工程师开发新型智能MOF光子传感器
2018-01-12 16:37:30
预防犯罪、预防恐怖主义、环境监测、可重复使用的电子产品、食品安全，这些可能只是一个新的化学能够颠覆的深远领域的一小部分。
在《Advanced Materials》的一项研究中，牛津大学的工程师使用被称为金属 - 有机框架(MOFs)的材料化合物来开发“光化学”活性纳米级感应技术。材料感应并响应光线和化学物质，根据检测到的物质明显改变颜色。
光子传感器是一个快速发展和迅速扩大的全球市场。牛津大学的研究可以用来以低成本开发被称为金属有机骨架传感器(MOF)的光子材料化合物。这将适用于各种新的创新应用，包括用于非侵入性诊断和治疗的手持式，用于防止化学中毒和食品污染的生物传感器。智能MOF光子传感器也可以用来保护社会免受犯罪和恐怖主义的侵害。可能的应用范围从可穿戴个人防护设备到防伪技术，以及可重复使用的基于光学的发光传感器，以防止有害环境，如硝基炸药和有毒气体。
MOFs是高度可调的，被称为“固体分子海绵”，具有吸收和响应一些溶剂和气体的能力。它们由高度多孔的骨架构成，其中金属原子被有机连接分子桥接。这些框架的物理和化学特性可以设计成允许科学家控制材料的精确功能。
牛津大学工程系多功能材料与复合材料(MMC)实验室负责人Jin-Chong Tan教授表示：“这种新材料具有卓越的物理和化学性能，将为许多非常规应用打开大门。MOF材料变得越来越智能化，进一步的研究可以用于工程智能传感器和多功能设备。”
该团队已经积极采取措施将这一技术转化为社会影响，并于2017年7月与三星电子公司合作提交专利。未来数月，研究人员将探索这些材料的医疗应用，例如部署光化学传感器内置诊断性手持呼吸试验仪，适用于糖尿病等病症。
最近，这项突破性的研究获得欧洲研究理事会(ERC)合并捐赠240万欧元的奖励。这笔资金将支持Tan教授的团队开发基于MOF材料技术的智能光子传感器。
该研究的合著者博士研究生Abhijeet Chaudhari发现了一种制造多孔二维纳米片(OX-1)三维MOF材料的非常规合成策略，这可能会使光子传感器领域发生革命性的变化。
Tan教授表示：“缩小MOF的典型三维(3D)框架结构以产生二维(2D)形态，类似于硫属化物，石墨烯和氧化物纳米片等局部二维纳米材料，是很难实现的。然而，新型2D MOF材料的开发对于工程领域的高级应用非常重要，例如光子传感器和智能开关，薄膜电子器件和传感器件。”
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