Desenvolvimento de sensores derivados de estruturas metal-orgânicas para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos

• Processo: 20/06421-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de dezembro de 2020 - 30 de novembro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Diogo Paschoalini Volanti
• Beneficiário: Diogo Paschoalini Volanti
• Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Dorota Koziej
• Assunto(s): Materiais funcionais Compostos orgânicos voláteis Micro-organismos Óxidos metálicos Estrutura metal-orgânica Sensores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Compostos orgânicos voláteis microbianos | óxidos metálicos | Sensores | Materiais Funcionais

Resumo

A principal motivação desta pesquisa é desenvolver sensores químicos capazes de detectar moléculas específicas produzidas por micro-organismos (fungos e bactérias) que podem estar correlacionadas com o apodrecimento de alimentos, além de provocarem diversas doenças. Entretanto, existem poucos estudos na detecção rápida e com limite de detecção baixo de compostos orgânicos voláteis produzidos por micro-organismos (microbial volatile organic compounds, mVOCs). A proposta é avaliar o uso de óxidos metálicos semicondutores derivados de estruturas metal-orgânicas (metal-organic frameworks, MOF), além do efeito de heteroestruturas p-n e de nanocatalisadores para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta na detecção de mVOCs. Os sensores nanoestruturados serão preparados a partir da degradação térmica em atmosfera controlada das MOFs preparadas previamente por spray ultrassônico combinado com o método solvotérmico assistido por micro-ondas. As respostas dos sensores serão avaliadas na presença de diferentes concentrações na faixa de partes por milhão (ppm) de mVOCs (ex.: 2-Butanona, 2-Metil-1-propanol, 2-Metilbutanal, 3-Hidroxi-2-butanona, 3-Metil-1-butanol, Acetato de etila, Ácido isovalérico, Metanol) e de CO2 em umidade controlada (ex.: de 30 a 70%). Espera-se que as MOFs aumentem a área superficial e a porosidade dos materiais e contribua na adsorção seletiva dos mVOCs, além da melhor difusividade em suas camadas internas e externas das estruturas. A quantidade de sítios ativos para adsorção do oxigênio e das moléculas do gás análito e transporte eletrônico também devem ser ampliados nas estruturas porosas. A proposta é uma abordagem original e promissora, pois há poucos estudos que objetivam o desenvolvimento de sensores altamente porosos com melhor desempenho para monitorar o crescimento microbiano em tempo real. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

OLIVEIRA, TAIS N. T.; PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; VOLANTI, DIOGO P.. Improved triethylamine sensing properties by designing an In2O3/ ZnO heterojunction. SENSORS AND ACTUATORS REPORTS, v. 3, NOV 2021. (16/25267-8, 18/00033-0, 18/01258-5, 19/12345-9, 20/06421-1, 17/01267-1)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; MAZON, TALITA; DIPPEL, ANN-CHRISTIN; KOZIEJ, DOROTA; VOLANTI, DIOGO P.. Reoxidation of graphene oxide: Impact on the structure, chemical composition, morphology and dye adsorption properties. Applied Surface Science, v. 567, NOV 30 2021. (13/07296-2, 18/08271-7, 20/06421-1, 16/25267-8, 18/00033-0, 17/01267-1)

PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; VOLANTI, DIOGO P.. Effect of NiS nanosheets on the butanone sensing performance of ZnO hollow spheres under humidity conditions. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 334, MAY 1 2021. (20/06421-1, 16/25267-8, 18/01258-5, 18/00033-0, 17/01267-1)