Neseniai Kinijos mokslų akademijos Šanchajaus mikrosistemų ir informacinių technologijų instituto jutimo technologijų laboratorija (SIIST) padarė didelę pažangą tiriant plonasluoksnius fluorescencinius jutiklius. Šis darbas pateikia efektyvią puikių plonasluoksnių fluorescencinių jutiklių paruošimo strategiją, eksperimentiškai patikrina ir teoriškai apskaičiuoja sinerginį fluorescencijos jutimo ir dujų adsorbcijos procesą.
Pastaraisiais metais plonasluoksniai fluorescenciniai jutikliai vaidino lemiamą vaidmenį dujų jutimo srityje, ypač socialinių pavojų, pvz., sprogmenų, nervus paralyžiuojančių medžiagų ir narkotikų, jutimo srityje. Dėl didelio jautrumo, reagavimo ir selektyvumo jie yra viena iš perspektyviausių medžiagų pėdsakų aptikimo technologijų. Tačiau dauguma fluorescencinių jautrių medžiagų kenčia nuo agreguoto fluorescencijos gesinimo (ACQ) efekto ir fotobalinimo reiškinio, todėl fluorescencinės jutimo medžiagos, atitinkančios praktinio pritaikymo reikalavimus, yra retos. Tai labai riboja fluorescencinių jautrių medžiagų taikymą dujų aptikimui, todėl skubiai reikia sukurti naujas aukštos kokybės jautrias medžiagas, skirtas dujų jutimui. Siekdami išspręsti prasto kietojo kūno fluorescencijos kvantinio efektyvumo ir prasto fotostabilumo problemas, su kuriomis susiduria plonasluoksnės organinės fluorescencinės zondo medžiagos, mokslininkai sukūrė naujo tipo šeimininko ir svečio plonasluoksnį fluorescencinių dujų jutiklį su dideliu 3S (jautrumas, selektyvumas, stabilumas). ) dujų analitėms pridedant organinį fluorescencinį svečią ant metalo ir organinio karkaso (MOF), kuris suteikė lankstų plonasluoksnių fluorescencinių jutiklių konstravimo metodą, kad būtų patenkinti skirtingi poreikiai. lankstus požiūris.
Šiame darbe ACQ molekulė Me4BOPHY-1 buvo naudojama kaip inkapsuliuotas organinis svečias, kuris buvo įterptas į metalo-organinį karkasą ZIF-8 naudojant paprastą kietosios fazės sintezės metodą ir jos fluorescencinės emisijos charakteristikas. buvo pakoreguoti koreguojant apkrovos santykį. MOF (ZIF-8) svečio molekulei suteikė MOF (ZIF-8) svečiams suteikia įvairių nanoertmių, taip sumažinant fluorescencinių medžiagų agregaciją. molekules ir veiksmingai įveikti Me4BOPHY-1 ACQ poveikį. Molekulės kietojo kūno fluorescencijos kvantinis efektyvumas (QY) buvo padidintas nuo 0,76 % iki 19,72 %, esant skirtingam svečių molekulių santykiui. Be to, buvo pasiektas dietilo chlorofosfato (DCP), nervus paralyžiuojančio zarino analogo, identifikavimas dujų fazėje (1 pav.).
1 pav. Fluorescencijos kvantinio efektyvumo didinimas ir organinių fluorescencinių mažų molekulių zondų jutimo efektyvumas naudojant šeimininko ir svečio įterptas struktūras.
MEMS konsolinio pluošto adsorbcijos tyrimai parodė, kad iš anksto prisodrinus šeimininko-svečio įtaisytąjį MOF jutiklį, kad būtų galima matuoti dujas, zondas turėjo puikų dujų jutimo gebėjimą, jo reakcijos laikas buvo iki 3 s, o aptikimo riba yra tokia maža. kaip 1,13 ppb. Be to, MOF įterpimo į narvą efektas pagerina analitės selektyvumą, o Me4BOPHY-1＠ZIF-8 yra labai selektyvus trukdančioms dujoms HCl. -8 yra žymiai silpnesnis atsakas į trukdančias dujas HCl, o tai buvo neišvengiama ankstesnėje literatūroje. Tuo tarpu organometalinės karkaso struktūros „narvo efektas“ taip pat užtikrina gerą jutiklio fotostabilumą ir šiluminį stabilumą. Organofluorescencinių molekulių terminio skilimo temperatūra buvo padidinta nuo 200 laipsnių iki 527 laipsnių, o pradinis fluorescencijos intensyvumas išliko net po 4800 s lazerio švitinimo sužadinimo juostoje. Apibendrinant galima pasakyti, kad objekto objekto įterptoji projektavimo strategija suteikia plonasluoksnį fluorescencinių dujų jutiklį su dideliu 3S (jautrumas, selektyvumas ir stabilumas) dujų analitims ir siūlo lankstų plonasluoksnių fluorescencinių jutiklių konstravimo metodą, kad būtų patenkinti skirtingi poreikiai. Siūloma pažangi plonasluoksnių fluorescencinių jutiklių projektavimo strategija, kuri yra perspektyvi pavojingų dujų jutimo srityje (2 pav.).
2 pav. Priimančiojo ir svečio įterptas MOF jutiklis realizuoja aukštą 3S (jautrumo, selektyvumo, stabilumo) sintezę
Pirmasis straipsnio autorius yra Zhengqi Shen, mūsų instituto magistrantūros studentas, o atitinkami autoriai yra Yanyan Fu, tyrėjas, Jiangong Cheng ir Min Tu, jaunas mokslininkas. Darbui taip pat padėjo jaunasis mokslininkas Kai Qi, projekto bendradarbis Xiuyun Jiang ir Honkongo mokslo ir technologijų universiteto profesorius Zhiyong Fan. Susijusį darbą rėmė Mokslo ir technologijų ministerijos Nacionalinė pagrindinių tyrimų ir plėtros programa (2022YFB3203500, 2021YFB3200800), Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas (62022085, 62301544, 61831021, 222012 m. Šanchajaus mokslo ir technologijų komisija). (22QA1410800).
