O Instytucie

Tytuł: Multifunctional Humidity and Chemosensitive Thiazolothiazole-Based Metal–Organic Framework Sensor

Autorzy: A. K. Hosseini, S. Nematdoust, M. Jafari,  J. Janczak, X. Liu, S. Rostamnia

Czasopismo:  ACS Applied Materials & Interfaces

DOI: 10.1021/acsami.5c25572

Tiazolo[5,4-d]tiazol (TTz) to sztywny, płaski, π-sprzężony heterocykl, który jest szeroko stosowany jako wszechstronny czujnik. Aby wykorzystać właściwości jednostki TTz w strukturze metaloorganicznej, zsyntetyzowaliśmy elektroaktywny Cd-MOF pochodzący z tiazolo[5,4-d]tiazolu, [Cd₂(DPTTZ)₂(BDC)₂]·DMF, gdzie BDC = 1,4-benzenodikarboksylan, DPTTZ = 2,5-di(pirydyno-4-ylo)tiazolo[5,4-d]tiazol, a DMF = N,N-dimetyloformamid, stosując strategię solwotermiczną
z mieszanymi ligandami. Analiza monokryształu ujawnia trójwymiarową strukturę krystalizującą w układzie rombowym z grupą przestrzenną Iba2. Zbadaliśmy czułość i przewodnictwo elektryczne (EC) zsyntetyzowanego szkieletu metalo-organicznego zawierającego ligand DPTTZ pod wpływem cząsteczek-gości, takich jak woda i inne lotne rozpuszczalniki. Cząsteczki-gościec mogą modyfikować przewodnictwo MOF poprzez interakcje z ligandami i centrami metalicznymi lub poprzez swoje właściwości redoks. MOF został przetworzony jako warstwa czujnikowa osadzona na elektrodzie
i oceniony za pomocą spektroskopii impedancji zespolonej w kontrolowanych cyklach wilgotności względnej (RH). Parametry czujnika przy częstotliwości roboczej 3 kHz charakteryzują się szerokim zakresem dynamicznym, wysoką czułością na zmiany RH (11–95%), szybkim czasem reakcji i regeneracji (poniżej 10 i 7 s dla RH 33% oraz poniżej 25 i 20 s dla RH 95%), minimalną histerezą i wysokim współczynnikiem determinacji (R2 = 0,97), co potwierdza doskonałą korelację liniową i sugeruje, że czujnik zapewnia niezawodną, ​​przewidywalną wydajność w całym zakresie mierzonej wilgotności. Analiza mechanistyczna przypisuje zmiany impedancji stopniowemu wchłanianiu wody przez kanały porów i interakcji z polarnymi miejscami funkcjonalnymi, co wzmacnia ścieżki przewodzenia jonowo-protonowego. Wyniki te dowodzą, że elektroaktywne łączniki pochodzące z TTZ mogą nadawać mieszane właściwości przewodzące w MOF-ach i stanowić realną platformę dla czujników wilgotności i chemioczułych opartych na impedancji, nadających się do integracji na chipie i wdrożenia w terenie.