Ozon är en problematisk luftförorening som orsakar allvarliga hälsoproblem. Ett nyutvecklat material indikerar inte bara snabbt och selektivt närvaron av ozon, men gör samtidigt gasen ofarlig. Som rapporterats av kinesiska forskare i Angewandte Chemie , de porösa "två-i-ett-systemen" fungerar också pålitligt i mycket fuktig luft.

Ozon (O ₃ ) kan orsaka hälsoproblem, såsom andningssvårigheter, lungskada, och astmaattacker. Relevanta arbetsmiljöbestämmelser begränsar därför koncentrationerna av ozon som är tillåtna på arbetsplatsen. Tidigare metoder för detektion av ozon, sådana som är baserade på halvledare, har en mängd nackdelar, inklusive hög strömförbrukning, låg selektivitet, och fel på grund av fuktig luft. Tekniker som syftar till att minska koncentrationen av ozon har hittills huvudsakligen baserats på aktivt kol, kemisk absorption, eller katalytisk nedbrytning.

Ett team som leds av Zhenjie Zhang vid Nankai University (Tianjin, Kina) satte sig som mål att utveckla ett material som både snabbt kan upptäcka och effektivt ta bort ozon. Deras tillvägagångssätt använder material som kallas kovalenta organiska ramverk (COF). COF är två- eller tredimensionella organiska fasta ämnen med utsträckta porösa kristallina strukturer; deras komponenter är bundna av starka kovalenta bindningar. COF kan skräddarsys för många applikationer genom val av olika komponenter.

Forskarna valde lätt producerbara, högkristallina COF tillverkade av aromatiska ringsystem. De enskilda byggstenarna är bundna genom bindningsgrupper som kallas iminer (en kväveatom bunden till en kolatom med en dubbelbindning). Dessa är i centrum för handlingen.

De imina COF:erna indikerar närvaron av ozon genom en snabb färgförändring från gult till orange – rött, som kan ses med blotta ögat och registreras av en spektrometer. Till skillnad från många andra detektorer, iminen COF fungerar också mycket tillförlitligt, känsligt, och effektivt vid hög luftfuktighet och över ett brett temperaturintervall. I närvaro av vatten, vattenmolekylerna kommer företrädesvis att binda till imingrupperna. Följaktligen, forskarna hävdar, en hydroxidjon (OH ^- ) är släppt, som reagerar med en ozonmolekyl. Den positivt laddade väteatomen förblir bunden till imingruppen, orsakar färgförändring. Om mer ozon än vatten förekommer (eller den ozonfyllda luften är helt torr), överskottet av ozon binder till imingrupperna och delar dem. Varje imingrupp bryter ned två ozonmolekyler. Detta orsakar också en färgförändring och den kristallina strukturen börjar långsamt kollapsa. Iminen COF detekterar alltså inte bara ozonet, men också på ett tillförlitligt och effektivt sätt bryter ner den skadliga gasen. Detta gör det mer effektivt än många av de traditionella materialen som används för detta ändamål.