La detección de óxido nítrico (NO) es importante para monitorear la calidad del aire porque el NO liberado en la combustión de combustibles fósiles contribuye a la lluvia ácida y al smog. En medicina, el NO es una importante molécula mensajera y sirve como biomarcador del asma. en el diario Química aplicadaun equipo de investigación ahora informa sobre un material que puede detectar NO con baja potencia y con alta sensibilidad y selectividad: una estructura organometálica bidimensional, eléctricamente conductora y que contiene cobre.
Las estructuras organometálicas (MOF) son estructuras en forma de celosía compuestas de “nodos” metálicos conectados por puentes orgánicos (ligandos). Una clase emergente de MOF son estructuras eléctricamente conductoras compuestas de capas. Estos 2D-cMOF han demostrado un gran potencial como sensores quimiorresistivos que reaccionan a la presencia de moléculas específicas con cambios en su resistencia eléctrica, lo que puede permitir una detección de gases tóxicos particularmente sensible y de baja potencia. Los problemas con tales sistemas incluyen reactividad cruzada con múltiples gases y reutilización limitada debido a la unión irreversible de analitos.
Kathryn A. Murica, Christopher H. Hendon y su equipo en Dartmouth College (Hanover, NH, EE. UU.), la Universidad de Oregon (Eugene, OR/EE. UU.) y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (Corea del Sur), ahora NO. han desarrollado un 2D-cMOF reutilizable para la detección altamente selectiva de Eligieron utilizar un 2D-cMOF a base de cobre y heximinobenceno, Cu.3(HIB)2. Gracias a su diferente estrategia sintética (el enlazador se añadió a la solución de Cu como un polvo insoluble2+ iones y acetato de potasio), el equipo desarrolló un material con una cristalinidad significativamente mayor (cristalitos en forma de varilla de aproximadamente 500 nm de longitud) que la que se había logrado anteriormente.
Los cristalitos consisten en capas apiladas de una estructura en forma de red de anillos de seis miembros unidos entre sí por iones de cobre unidos a sus átomos de nitrógeno. Los análisis y cálculos espectrométricos revelaron que los sitios de unión del NO eran las unidades Cu-bis (iminobenzosemiquinona) de cobre-2D-cMOF. Una aleación similar hecha con níquel en lugar de cobre no mostró una adsorción significativa de NO. Claramente, los iones de cobre con carga simple positiva, presentes en pequeñas cantidades en la estructura, además de los doblemente cargados positivamente, juegan un papel importante en la unión del NO. Los estudios computacionales muestran que el NO adsorbido distorsiona significativamente la estructura, desestabilizando el estado unido, que es la razón principal de la deseada reversibilidad de la adsorción de NO.
Este nuevo material sensor detecta NO con alta sensibilidad (límite de detección de aproximadamente 1,8 ppb) a temperatura ambiente y bajo voltaje (0,1 V) y lo repite durante al menos siete ciclos sin regeneración. La medición cuantitativa de NO también tuvo éxito en presencia de humedad y mostró un mayor aumento en la señal del sensor hacia NO que otros gases, como dióxido de nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, amoníaco y monóxido y dióxido de carbono.
