Cedanyola del Vallès, 15 de juliol de 2019 La creixent emissió de compostos orgànics volàtils (VOCs per la seva abreviatura en anglès) i el resultant impacte en la qualitat de l’aire i de l’aigua s’ha convertit en una de les preocupacions principals del nostre temps, especialment en societats industrialitzades. Alguns VOCs s’han identificat com a altament tòxics i potencialment cancerígens, podent causar un impacte en la salut i també en els ecosistemes naturals. Els VOCs són emesos per molts productes d’ús diari cosa que fa particularment difícil i crític el control de les seves emissions. Un d’aquests VOCs és l’acetonitril, un dissolvent orgànic usat principalment en la indústria extractiva, en la tinció de tèxtils, com a netejador de metalls i també en bateries. L’exposició a l’acetonitril succeeix principalment a través de la inhalació, donada la seva alta volatilitat, i mitjançant el contacte directe amb la pell en els llocs de feina on s’utilitza aquest dissolvent. Estudis toxicològics han provat que l’exposició a nivells alts d’acetonitril poden produir nàusees, neurotoxicitat, alteració de la capacitat motora i de la respiració, i en casos extrems, la mort.
En la situació actual de creixent contaminació atmosfèrica, especialment en zones urbanes, la detecció de contaminants a través de dispositius personals es fa molt desitjable. Per la detecció d’aquests compostos volàtils, en l’actualitat s’usen tècniques molt precises, com la cromatografia de gasos o l’espectroscòpia de masses. Tanmateix, aquestes tècniques presenten alguns inconvenients per la detecció ràpida de substàncies, donat que no són fàcilment portables, compten amb una selectivitat restringida i comporten gran dedicació prèvia en la preparació de les mostres, a més de la necessitat de comptar amb tècnics especialitzats. Vistos els inconvenients, recentment s’han considerat alternatives més eficients com els polímers de coordinació, elements clau d’una futura generació de sensors low-cost. Els polímers de coordinació poden albergar VOCs a través d’un procés de difusió en la seva xarxa cristal·lina. Aquest procés produeix una resposta mesurable en les propietats d’aquests materials, d’acord amb la definició de sensor químic. En altes paraules, aquests sensors químics poden exhibir un canvi fàcilment detectable en una propietat físico-química, com per exemple, la seva luminescència, conductivitat elèctrica, el seu comportament magnètic i inclús el seu color observable a simple vista.
Els grups del Prof. J. Sanchez Costa i el Prof. Enrique Burzurí a IMDEA Nanociencia han proposat l’ús d’un polímer de coordinació simple, no porós, que mostra una transició magneto-estructural sota l’absorció/expulsió de molècules d’acetonitril de la seva estructura. Aquest canvi és reversible, i produeix una resposta fàcilment mesurable. La resposta es manifesta principalment de dues formes: en el canvi de color del polímer de taronja a groc i en l’increment abrupte de la seva conductivitat elèctrica. Ambdues respostes són fàcilment observables, bé a simple vista o bé mitjançant una senzilla mesura de corrent, essent un avantatge obvi respecte les costoses tècniques d’anàlisi mencionades anteriorment. A més a més, aquestes respostes tenen lloc a temperatures ben definides, pròximes a les condicions ambientals. Avui en dia, fins on se sap, aquest és el primer exemple d’un material molecular que exhibeix totes aquestes propietats macroscòpiques a la vegada.
Polímer de coordinació com a sensor per a detectar acetonitril. Imatge: Scixel.
L’estudi és el resultat d’una col·laboració entre grups d’investigació del IMDEA Nanociencia i ha sigut cofinançat per la Comissió Europea (MSCA-IF), el Ministeri d’Economia i Competitivitat (Ramón y Cajal), la Comunitat de Madrid, així com el Programa de Centres d’Excel·lència Severo Ochoa, atorgat al IMDEA Nanociencia l’any 2017. Els autors agraeixen al Sincrotró ALBA (en concret a la línia de llum XALOC) i al Advanced Light Source (sincrotró a Berkeley, EEUU) l’accés a les línies de llum per realitzar experiments clau en aquest estudi.
Referència: Esther Resines-Urien, Enrique Burzurí, Estefania Fernandez-Bartolome, Miguel Ángel García García-Tuñón, Patricia de la Presa, Roberta Poloni, Simon J. Teat and Jose Sanchez Costa, Chem. Sci., 2019. DOI: 10.1039/C9SC02522G.
