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新型智能传感器将彻底改变犯罪和恐怖主义预防

通过牛津大学|2018年1月9日

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犯罪、恐怖主义预防、环境监测、可重复使用的电子产品、医疗诊断和食品安全,这些只是新型化学传感器可能带来革命性进展的几个深远领域。

该技术能够识别大范围的反应表面,可以拾取少量的挥发性有机化合物(VOCs),如丙酮。当检测到这种化学物质时,它会把材料从蓝色变成绿色。

光子传感器是一个快速崛起和迅速扩张的全球市场。牛津大学的研究可以用于低成本开发光子材料化合物,即金属-有机框架传感器(MOFs)。这将使各种新的创新应用成为可能,包括;用于非侵入性诊断和治疗的手持医疗设备,用于防止化学中毒和食物污染的生物传感器。MOF的智能光子传感器还可以用来保护社会免受犯罪和恐怖主义袭击。可能的应用范围包括可穿戴个人保护设备、防伪技术和可重复使用的基于光学的发光传感器,用于防护有害环境,如硝基炸药和有毒气体。

MOFs具有高度可调性,被称为“固体分子海绵”,具有吸收和响应多种溶剂和气体的能力。它们是由高度多孔的框架材料制成的,其中金属原子由有机连接分子连接起来。这些框架的物理和化学特性可以通过设计来让科学家控制材料的精确功能。

在一项研究中先进材料牛津大学的工程师们利用金属有机框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)的材料化合物开发了一种“光化学”活性纳米级传感技术。这种材料能感知光和化学物质,并对其做出反应,根据所探测到的物质的不同,其颜色会明显变化。

牛津大学工程系多功能材料与复合材料(MMC)实验室的负责人Jin-Chong Tan教授说:“这种新材料具有非凡的物理和化学性能,将为许多非常规应用打开大门。”MOF材料正变得越来越智能,随着进一步的研究,可以用于工程智能传感器和多功能设备。”

研究组与三星电子合作,于2017年7月申请了专利,积极将该技术转化为社会影响。在接下来的几个月里,研究人员将探索这种材料在医疗保健方面的应用,比如在诊断糖尿病等疾病的手持式呼吸分析仪中部署光化学传感器。

最近,这项开创性的研究进一步获得了著名的欧洲研究理事会(ERC) 240万欧元的整合补助金。这笔资金将用于支持谭教授的团队开发基于mof材料技术的智能光子传感器。

Abhijeet Chaudhari是一名博士生,也是这项研究的合著者,他发现了一种非常规的合成策略来制造多孔的二维纳米片((ox1)一种三维MOF材料),这可能会彻底改变光子传感器领域。

谭教授说:“将MOFs的典型三维(3-D)框架结构缩小到二维(2-D)形态,类似于硫属化合物、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,新的二维MOF的发展材料对工程先进应用很重要,例如:光子传感器和智能开关、薄膜电子和传感设备。”


了下:M2M(机器对机器)


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