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- 超靈敏熒光傳感器通過調(diào)節(jié)識(shí)別位點(diǎn)密度檢測(cè)有毒沙林氣體
- 來源：作者：李亞麗（中國(guó)科學(xué)院） 發(fā)表于 2025/6/9
識(shí)別位點(diǎn)密度調(diào)控策略的示意圖。圖片來源：竇新存教授團(tuán)隊(duì)
沙林（異丙基甲基氟膦酸酯）是一種受《禁止化學(xué)武器公約》管制的有機(jī)磷神經(jīng)毒劑。它可通過呼吸系統(tǒng)、皮膚或眼睛進(jìn)入人體，通過抑制乙酰膽堿酯酶麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致死亡。因此，對(duì)痕量沙林的快速靈敏檢測(cè)對(duì)安全和環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。
由于沙林毒性極高，其使用受到嚴(yán)格控制，研究人員通常使用氯磷酸二乙酯（DCP）作為更安全的模擬物。常見的熒光檢測(cè)方法利用 DCP 的強(qiáng)親電性，通過羥肟、亞胺等識(shí)別位點(diǎn)的熒光猝滅效應(yīng)來識(shí)別目標(biāo)物。
然而，該方法受光漂白、酸性等環(huán)境因素影響，應(yīng)用受限。此外，大多數(shù)研究聚焦于液態(tài)溶液中的 DCP，而非實(shí)際場(chǎng)景中更相關(guān)的氣態(tài)形式。因此，開發(fā)兼具高靈敏度、抗干擾能力和快速檢測(cè)性能，適用于液態(tài)和氣態(tài) DCP 的新型傳感材料仍是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所竇新存教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種調(diào)節(jié)識(shí)別位點(diǎn)密度的設(shè)計(jì)策略，用于氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感。相關(guān)研究成果發(fā)表于《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）雜志，強(qiáng)調(diào)了調(diào)節(jié)席夫堿材料識(shí)別位點(diǎn)密度和比表面積的重要性 —— 該方法可同時(shí)增強(qiáng)材料對(duì)氣態(tài) DCP 的吸附能力和碰撞效率。
在這項(xiàng)研究中，研究人員通過調(diào)控鏈長(zhǎng)，設(shè)計(jì)并合成了一系列零背景熒光席夫堿材料（FDBA、DFDBA 和 DFDBA-POP），其碳氮雙鍵（C=N 鍵）作為識(shí)別位點(diǎn)的密度各不相同。結(jié)果表明，增加 C=N 鍵密度和比表面積可提高與 DCP 的碰撞效率，縮短響應(yīng)時(shí)間。
具體而言，當(dāng) C=N 鍵密度達(dá)到 3.86×10²¹/cm³、比表面積為 128.5 m²/g 時(shí)，DFDBA-POP 對(duì)目標(biāo)分析物表現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能：僅需 1 秒即可快速檢測(cè)氣態(tài) DCP，且即使在鹽酸等 15 種結(jié)構(gòu)類似的干擾物存在下，仍展現(xiàn)出卓越的選擇性。
此外，研究人員通過開發(fā) DFDBA-POP 固態(tài)傳感器驗(yàn)證了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，該傳感器可特異性識(shí)別氣態(tài) DCP。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，DFDBA-POP 的設(shè)計(jì)策略將為定制具有特定傳感功能的有機(jī)多孔聚合物提供新視角，為開發(fā)用于檢測(cè)和區(qū)分結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的痕量有害物質(zhì)的固態(tài)傳感器提供先進(jìn)模型。
更多信息：Huazangnaowu Bai 等，《席夫堿有機(jī)多孔聚合物的識(shí)別位點(diǎn)密度調(diào)控及其對(duì)氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感》，《分析化學(xué)》（2025）。DOI：10.1021/acs.analchem.5c01087
期刊信息：《分析化學(xué)》
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