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

Processo: 20/06421-1
Linha de fomento: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
Pesq. associados: Dorota Koziej
Assunto(s):Sensores  Óxidos metálicos 

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 analito 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)