Exponering för vissa luktfria, färglösa och smaklösa gaser, såsom nervmedel, kan vara giftigt eller till och med dödligt. Och att ha förmågan att upptäcka andra typer av ångor kan rädda människor från att äta bortskämd eller rutten mat. Lättanvända bärbara enheter kan, därför, gå långt för att skydda allmänheten. Nu rapporterar forskare in ACS Materials Letters har skapat en pennliknande sensor som ändrar färg när den utsätts för skadliga gaser.

Människor kan inte upptäcka många giftiga ångor, såsom giftiga nervämnen eller flyktiga aminer som frigörs från förstörda livsmedel, så en sensor som kan upptäcka dessa gasers mycket små koncentrationer skulle vara användbar. Fluorescensbaserade sensorer är en potentiell lösning eftersom de är billiga och kan avslöja spårmängder av föreningar. Dock, vissa fluorescerande föreningar klumpar ihop sig när de reagerar med gaser, minska deras intensitet, och de kan kräva komplexa tillverkningsprocesser. Ännu producerar andra fluoroforer mer intensivt ljus när de klumpas ihop - aggregationsinducerade emissionsfluorogener (AIEgens). De flesta av de nuvarande detektionsmetoderna som använder AIEgens är vätskebaserade, kräver att gaser löses i lösning före analys, och är inte lätta att bära. Så, Zhe Jiao, Pengfei Zhang, Haitao Feng, Ben Zhong Tang och kollegor ville anpassa AIEgens för att integreras i en nåltunn fiber, skapa en handhållen enhet vars spets "slår på" i närvaro av en viss gas.

Forskarna utvecklade två AIEgen-baserade "behändiga pennor, " en för att identifiera nervgiftet dietylklorfosfit (DCP) och den andra för aminer som produceras av ruttnande mat. Först, de belade kiseldioxidpolymerfibrer med ett tunt sol-gelskikt för att immobilisera AIEgens. Nästa, de lade till en AIEgen som ändrar färg när den reagerar med DCP på en uppsättning fibrer, och en AIEgen som reagerar med aminer på en annan uppsättning. De belagda fibrerna placerades sedan i änden av en pennliknande anordning med en UV-ljuskälla inuti. DCP-sensorns spets ändrades från en gul fluorescens till blå inom 30 minuter efter exponering för DCP. Aminsensorns spets var från början en mild blågrå färg, men det genererade ett levande gulfärgat ljus inom fem minuter när det exponerades för flyktiga aminångor. Båda sensorerna återgick till den ursprungliga nyansen när de exponerades för neutraliserande ångor, som visar att de var reversibla.

Till sist, teamet använde den aminkänsliga praktiska pennan för att skilja mellan ett laxprov som hade kylts och ett som hade lämnats i rumstemperatur i 48 timmar. Forskarna säger att andra praktiska pennor lätt kan utvecklas genom att använda olika ångkänsliga AIEgener, som skulle kunna tillämpas på livsmedelssäkerhet, miljöövervakning eller allmän säkerhet.