كاربرد چارچوب‌هاي فلز-آلي نانومتخلخل به عنوان حسگرهاي شيميايي

Application of nanoporous metal-organic frameworks as chemical sensors

با رشد جمعيت انساني، فعاليت‌هاي روزافزون كارخانه‌ها و در پي آن افزايش انتشار آلاينده‌هاي زيست‌محيطي در هوا، نياز به سنجش سريع اين آلاينده ­ها در محيط­ هاي متفاوت بيش از هر زماني احساس مي ­شود. حسگرهاي مبتني بر چارچوب­ هاي فلز-آلي از نظر هزينه ساخت، سادگي روش، زمان پاسخ كوتاه و بازگشت‌پذيري مناسب گوي سبقت را از ديگر حسگرهاي شيميايي ربوده‌اند و توانسته‌اند جايگاه ويژه‌اي در تشخيص آلاينده­ هاي سمي و خطرناك به دست آورند. اين تركيب­ هاي نانومتخلخل كه با پيوند مراكز فلزي و ليگاندهاي آلي از راه پيوند كوئورديناسيوني ايجاد مي ­شوند، به دليل پايداري شيميايي و گرماي بالا، توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب كرده ­اند. بهره برداري از جنبه­ هاي متفاوت تهيه و ساختاري جديد اين سامانه ­ها به موفقيت هاي متنوعي در حوزه ويژگي شيميايي و فيزيكي منجرشده است كه بسياري از آن­ها بي­ سابقه هستند. چارچوب­ هاي فلز-آلي به دليل داشتن ويژگي بي همتايي مانند اندازه بزرگ حفره­ ها، مساحت سطح بالا، جذب انتخاب­ پذير ‌مولكول­ هاي كوچك و پاسخ هاي نوري در حضور مولكول‌هاي مهمان، افق اميدبخشي در كاربرد حسگري نشان داده اند. در اين پژوهش مروري به اصول طراحي حسگرهاي چارچوب فلز-آلي و سازوكارهاي حسگري اين تركيب ­ها پرداخته شده است.

With the growth of the human population, the increasing activities of factories, and subsequently increasing the emission of environmental pollutants in the air, the rapid measurement of these pollutants in different environments is essential more than ever. Sensors based on metal-organic frameworks have surpassed other chemical sensors in terms of construction cost, simplicity of the method, short response time, and good reversibility, and have been able to obtain a special place in the detection of toxic and hazardous pollutants. These nanoporous compounds, which are formed by the connection of metal centers and organic ligands through coordination bonding, have gathered the attention of many researchers due to their high chemical and thermal stability. The utilization of different aspects of the new synthetic and structural of this systems has led to a diverse success in the field of chemical and physical properties, many of which are unprecedented. Metal-organic frameworks have shown promising horizon in sensing applications due to having unique properties such as large sizes of cavities, high surface area, selected adsorption of small molecules and optical responses in the presence of guest molecules. In this article, we investigated the principles of the design of organic metal-framework sensors and the sensing mechanisms of these compounds.