Des astronautes et sous-mariniers aux mineurs et aux secouristes, les personnes qui opèrent dans de petites, les espaces clos ont besoin d'une bonne qualité de l'air pour fonctionner efficacement et en toute sécurité. Les capteurs électroniques désormais développés par une équipe de KAUST peuvent détecter simultanément au moins trois paramètres critiques qu'il est important de surveiller pour assurer le confort et la sécurité des personnes.

Ces nouveaux capteurs utilisent des structures métallo-organiques fluorées (MOF) comme couche de détection. Les MOF sont des matériaux poreux comprenant un réseau régulier d'atomes métalliques maintenus ensemble par de petits linkers de molécules organiques pour former une structure répétitive en forme de cage. Mohamed Eddaoudi de la KAUST, qui a mené les deux études sur l'efficacité du capteur, explique qu'en altérant les composants métalliques et organiques, Les MOF peuvent être réglés pour des applications allant de la séparation et du stockage de gaz à la catalyse et à la détection.

"Beaucoup de gens ont tenté de développer des efficace, SO à faible coût 2 , CO 2 et H 2 O capteurs sans succès, " disent les chercheurs Mohamed Rachid Tchalala, Youssef Belmabkhout et Prashant Bhatt, le tout du labo d'Eddoudi.

La démarche du groupe d'Eddaoudi a été de développer un MOF fluoré, que Belmabkhout et Tchalala ont testé comme matériaux de détection pour ces gaz. Les tests de ces matériaux de pointe ont été réalisés en collaboration avec Khaled Nabil Salama et son équipe.

La première étude montre comment le capteur peut mesurer la concentration de dioxyde de carbone et le niveau d'humidité dans l'air. Alors que la deuxième étude des mêmes MOF fluorés montre qu'il peut détecter le dioxyde de soufre gazeux nocif et corrosif, ou même l'éliminer sélectivement des fumées de la centrale.

"Traces de SO 2 sont invariablement présents dans les fumées produites par les usines et les centrales électriques, et donc 2 peut empoisonner les matériaux développés pour piéger le CO 2 pour le captage et le stockage du carbone, " disent Belmabkhout et Bhatt. " AlFFIVE-1-Ni peut s'imprégner SO 2 avec une affinité 66 fois plus élevée que pour le CO 2 , tout en montrant une bonne stabilité à SO 2 exposition."

Les MOF pourraient également être utilisés avec deux plates-formes de capteurs à haute sensibilité à faible coût. Les capteurs de microbalance à cristal de quartz (QCM) recouverts d'un film mince de l'un ou l'autre MOF ont détecté le changement de masse avec l'absorption de SO 2 , ou eau et CO 2 . De la même manière, Les capteurs à électrodes interdigitées revêtus de MOF ont détecté un changement dans les propriétés électroniques avec l'absorption d'eau et de CO 2 .

Les deux plates-formes de capteurs, l'équipe a montré, pourrait surveiller l'humidité et le CO 2 niveaux dans des conditions atmosphériques réelles. "Le signal est calibré par rapport au CO 2 concentration, taux d'humidité et mélanges des deux, " explique Tchalala. Un capteur basé sur QCM pourrait également détecter le SO 2 dans l'air à des niveaux de seulement 25 parties par million.