När färgförtunning, bläck och lim torkar, kan de frigöra flyktiga organiska föreningar (VOC), vilket kan påverka hälsan negativt. Typiskt är en av dessa flyktiga organiska föreningar xylen, som existerar som tre isomerer med samma grundämnen men något olika arrangemang. Eftersom isomererna är så lika, är de svåra att övervaka separat. Nu rapporterar forskare i ACS-sensorer har utvecklat en elektrisk näsa ("e-näsa") med porösa metall-organiska ramverk (MOF) filmer som exakt kan särskilja xylenisomerblandningar.

Xylen, ibland kallat xylol, är skadligt om stora mängder andas in eller absorberas genom huden. Varje isomer, o -xylen, m -xylen och p -xylen, interagerar olika hos människor och andra däggdjur, så det är viktigt att övervaka miljön för varje isomer och inte bara deras kumulativa närvaro. Tidigare använde forskare gaskromatografianalys för att identifiera de tre formerna av xylen. Men denna procedur kräver stora instrument som är dyra, och analyserna är tidskrävande. Så, Lars Heinke och kollegor ville se om MOF-filmer kunde integreras i enkla, snabbare sensorer för att detektera och mäta närvaron av varje isomer separat i luften.

Forskarna förberedde sex olika porösa MOF-filmer kända för att adsorbera xylenisomerer och applicerade dem på gravimetriska sensorer i en array som kallas en "e-näsa". I inledande experiment visade teamet att MOF-filmerna hade olika känslighet för o -xylen, m -xylen och p -xylen. Sedan testade de e-näsans förmåga att särskilja xylenisomerer i blandningar vid koncentrationer på 10 ppm och 100 ppm, vilket är U.S. National Institute for Occupational Safety and Healths exponeringsgräns. Genom att analysera sensormatrisdata med en maskininlärningsalgoritm kunde teamet bestämma sammansättningen av blandningarna med 86 % noggrannhet för 10-ppm-blandningen och 96 % noggrannhet för 100-ppm-blandningen. Forskarna säger att den MOF-baserade e-näsan är en enkel anordning för att särskilja de tre formerna av xylen i miljöövervakning och diagnostisk hälsotestning. + Utforska vidare

Att tänka utanför buren:ett nytt tillvägagångssätt för energiintensiva molekylära separationer