基于MOF的传感器，用于水质测试

技术演示设计中使用的概念：确定当地居民的水质问题，对棉花进行修饰以发光以指示氟化物含量，技术演示设计和构造以及将氟化物含量转移到要处理的智能手机并分享。，信州大学木村实验室

联合国可持续发展目标第6号解决了所有人获得清洁水和卫生设施的需求。在世界范围内，三分之一的人无法获得安全的饮用水，五分之二的人没有使用肥皂和水的基本洗手设施。

水质也与溶解元素有关。对于氟化物，建议控制量以保护牙齿，例如牙膏中所含的氟。较高的含量会导致氟中毒，干扰牙釉质的形成，纠正骨骼的生长以及导致脊柱和关节的严重畸形。如果无法获得适当的供水网络，则农村地区水中氟化物浓度较高的发生率较高。

水中的氟化物是人为来源而不是人为来源-水中的氟化物浓度取决于河床中的地质构造。因此，氟化物在受灾地区的分布可能不均匀，并且具有安全和不安全氟化物含量的水源可能彼此靠近。在这种情况下，氟化物问题可以由配备了特定设备的当地居民来解决，该设备可以检测水中的氟化物含量并帮助他们食用安全的水。

氟化物检测的设备成本中等到很高，需要培训才能有效使用。这对于农村地区的居民来说是无法承受的。由于这些原因，信州大学木村睦三教授和Eugenio Otal博士领导的小组决定开发可负担得起的便携式设备，该设备可以以简单的方式低成本地检测氟化物。他们的研究最近发表在《欧洲化学杂志》上。开发的技术演示的成本约为23美元，但如果扩大生产规模，则该价格可以降低到不到一半。主要成本与可用于许多确定的电子设备有关。

基于镧系元素的金属有机框架（MOF）由于对氟化物具有高亲和力并在可见光谱中具有强发射性，因此为氟化物感测提供了一个良好的平台。氟化物对镧系元素的强亲和力将MOF转变为相应的氟化物，从而使镧系元素荧光猝灭。这种强度变化可用于确定饮用水中的氟化物含量。信州大学的研究人员选择棉作为其亲水性的基质，可以与多孔MOF很好地协同作用，并且可以很好地控制设备中引入的液体样品的数量，从而使结果可重复并简化了以前使用的系统。

这些创新与该小组以前的开发相兼容，该开发已于今年1月在ACS传感器上发表。在上一篇文章中，他们介绍了基于Arduino微控制器的电子平台，该微控制器使用智能手机作为电源和数据采集平台。这项创新技术省去了电池和屏幕，降低了成本，并允许将氟化物定量信息直接传输到智能手机。设备中使用的Arduino代码也可以根据当地居民的要求进行修改。

为了传输信息，开发了友好的图形界面（hello.fridie.de/zensorics-app/），它从智能手机GPS收集氟化物定量数据，时间，日期和位置，并通过电子邮件，SMS， WhatsApp或任何即时消息服务将包含在安全用水地图中，以便与其他当地居民共享。

这个新颖的系统实现了4.0行业的概念，它是3D可打印的，Arduino可编程的，开源的，并且该设备可以在本地生产和分发。所有这些创新产生了一种低成本的设备，未经培训的用户可以轻松操作该设备。

下一步是实现性能更高的MOF。实际系统使用紫外线LED激发镧系元素MOF并检测绿色发射。第一作者Eugenio Otal说：“我们开发了这种MOF的改进型，可以用可见光激发，并且可以在红外光中检测到信号。这种创新可以降低电子设备的成本，并在红外中使用更便宜，更灵敏的探测器电磁频谱区域。”

他们的最终目标是使用此处使用的相同概念开发一种用于水质的便携式设备，使其根据每个地区的要求进行模块化设计，并为联合国可持续发展目标的目标做出贡献：确保获得水和饮用水。便携式和负担得起的设备使卫生成为现实。

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