Metalliorgaanisiin runkorakenteisiin perustuvat luminoivat kaasusensorit - Mehto, Anette (My University, 2025)
Metalliorgaaniset runkorakenteet (MOF) ovat metalli-ioneista ja orgaanisista ligandeista koostuvia huokoisia kolmiulotteisia rakenteita. MOF-rakenteet muodostuvat itsejärjestymisreaktioiden kautta hyödyntämällä ligandien ja metallien välisiä reversiibelejä koordinaatiosidoksia. Näiden materiaalien yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden kyky säilyttää huokoinen rakenne vierasmolekyylien kulkeutuessa rakenteeseen ja poistuessa rakenteesta. Valituilla rakenneosilla tai reaktio-olosuhteiden muutoksilla voidaan vaikuttaa syntyvän runkorakenteen ominaisuuksiin, kuten rakenteeseen mahtuvien molekyylien kokoon tai vuorovaikutuksiin analyytin kanssa. Luminoivilla MOF-materiaaleilla emissio voi syntyä usealla eri tavalla, kuten rakenneosien luminoinnilla tai linkkereiden varauksensiirtoreaktioilla. MOF-pohjaisissa kaasusensoreissa hyödynnetään analyytin ja/tai MOF-materiaalin luminesenssiominaisuuksien muutosta. Ei-luminoivassa rakenteessa emission muutokset tapahtuvat itse analyytissä kun taas luminoivassa rakenteessa analyytin adsorptio materiaaliin vaikuttaa luminoivan rakenneosan emissioon, muuttaen luminesenssin väriä tai intensiteettiä. Luminoivat MOF-materiaalit soveltuvat kaasusensoreiksi erityisen hyvin siksi, että rakenneosien valinnalla voidaan muokata niiden luminesenssiominaisuuksia sekä adsorption selektiivisyyttä halutulle kaasumolekyylille. Vaikka MOF-rakenteiden hyvä soveltuvuus kaasusensoreina on huomattu etenkin VOC-yhdisteiden tunnistuksessa, on MOF-kaasusensoreiden tutkimus vielä vasta alkuvaiheissa.
Keywords: MOF, metalliorgaaninen runkorakenne, kaasusensori, luminesenssi, fluoresenssi