牛津大學開發新型智能MOF光子感測器

預防犯罪、預防恐怖主義、環境監測、可重複使用的電子產品、醫療診斷和食品安全，這些可能只是一個新的化學感測器能夠顛覆的深遠領域的一小部分。

在《Advanced Materials》的一項研究中，牛津大學的工程師使用被稱為金屬 - 有機框架（MOFs）的材料化合物來開發「光化學」活性納米級感應技術。材料感應並響應光線和化學物質，根據檢測到的物質明顯改變顏色。

光子感測器是一個快速發展和迅速擴大的全球市場。牛津大學的研究可以用來以低成本開發被稱為金屬有機骨架感測器（MOF）的光子材料化合物。這將適用於各種新的創新應用，包括用於非侵入性診斷和治療的手持式醫療設備，用於防止化學中毒和食品污染的生物感測器。智能MOF光子感測器也可以用來保護社會免受犯罪和恐怖主義的侵害。可能的應用範圍從可穿戴個人防護設備到防偽技術，以及可重複使用的基於光學的發光感測器，以防止有害環境，如硝基炸藥和有毒氣體。

MOFs是高度可調的，被稱為「固體分子海綿」，具有吸收和響應一些溶劑和氣體的能力。它們由高度多孔的骨架構成，其中金屬原子被有機連接分子橋接。這些框架的物理和化學特性可以設計成允許科學家控制材料的精確功能。

牛津大學工程系多功能材料與複合材料（MMC）實驗室負責人Jin-Chong Tan教授表示：「這種新材料具有卓越的物理和化學性能，將為許多非常規應用打開大門。MOF材料變得越來越智能化，進一步的研究可以用於工程智能感測器和多功能設備。」

該團隊已經積極採取措施將這一技術轉化為社會影響，並於2017年7月與三星電子公司合作提交專利。未來數月，研究人員將探索這些材料的醫療應用，例如部署光化學感測器內置診斷性手持呼吸試驗儀，適用於糖尿病等病症。

最近，這項突破性的研究獲得歐洲研究理事會（ERC）合併捐贈240萬歐元的獎勵。這筆資金將支持Tan教授的團隊開發基於MOF材料技術的智能光子感測器。

該研究的合著者博士研究生Abhijeet Chaudhari發現了一種製造多孔二維納米片（OX-1）三維MOF材料的非常規合成策略，這可能會使光子感測器領域發生革命性的變化。

Tan教授表示：「縮小MOF的典型三維（3D）框架結構以產生二維（2D）形態，類似於硫屬化物，石墨烯和氧化物納米片等局部二維納米材料，是很難實現的。然而，新型2D MOF材料的開發對於工程領域的高級應用非常重要，例如光子感測器和智能開關，薄膜電子器件和感測器件。」

參考來源： 牛津大學

文獻信息： Abhijeet K. Chaudhari et al。雜化材料：3D金屬有機骨架材料的光化學響應2D納米片（Adv.Mater.27 / 2017），Advanced Materials（2017）。DOI：10.1002 / adma.201770193

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