開(kāi)發(fā)具有超高靈敏性和超精準(zhǔn)識(shí)別性的新型傳感材料及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)，如神經(jīng)毒劑等的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)人民健康和公共安全至關(guān)重要。目前，研究者們?cè)趥鞲胁牧辖Y(jié)構(gòu)調(diào)控提升檢測(cè)靈敏度和選擇性方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。然而，危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)監(jiān)測(cè)仍面臨巨大挑戰(zhàn)，其中，一個(gè)棘手的挑戰(zhàn)集中在探針本征結(jié)構(gòu)屬性所引起的光漂白等不穩(wěn)定因素可極大縮短其工作壽命，導(dǎo)致長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)需求難以滿足。因此，建立一種探針?lè)肿咏Y(jié)構(gòu)調(diào)控策略，協(xié)同提升其響應(yīng)性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，對(duì)特殊環(huán)境危險(xiǎn)化學(xué)品高效監(jiān)測(cè)材料與器件開(kāi)發(fā)具有重要意義。
 

　　基于此，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所痕量化學(xué)物質(zhì)感知團(tuán)隊(duì)提出了一種基于分子層面和聚集體層面協(xié)同調(diào)控的光學(xué)探針設(shè)計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神經(jīng)毒劑沙林模擬物氯磷酸二乙酯(DCP)氣氛的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。科研人員通過(guò)調(diào)控固態(tài)探針的聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)特性和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)程度，有效提升了探針光學(xué)響應(yīng)對(duì)比度，獲得了具有雙模響應(yīng)信號(hào)(比色：無(wú)色到黃色；熒光：藍(lán)色發(fā)射到綠色發(fā)射)的全固態(tài)探針，并且，該探針具有快速響應(yīng)性能(<30 s)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)解析和量子力學(xué)/分子力學(xué)(QM/MM)計(jì)算方法揭示了在DCP傳感過(guò)程中，探針?lè)肿拥腎CT程度和聚集行為的改變是實(shí)現(xiàn)固態(tài)響應(yīng)信號(hào)可視化的內(nèi)在原因。因此，擁有強(qiáng)AIE和ICT特性的固態(tài)探針，具有更加優(yōu)異的雙模可視化DCP檢測(cè)性能。進(jìn)而，研究者們對(duì)該探針通過(guò)多孔聚合物加載，構(gòu)建了手表形式的傳感器件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)DCP氣氛的超靈敏(1.7 ppb)、長(zhǎng)期穩(wěn)定(14天)監(jiān)測(cè)。
 

　　該工作提出的AIE特性和ICT程度協(xié)同調(diào)控的探針設(shè)計(jì)策略，有助于從分子電荷分布狀態(tài)和聚集態(tài)發(fā)射行為同時(shí)調(diào)控的角度，探索新的探針設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，該固態(tài)探針在神經(jīng)毒劑長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)方面的初步結(jié)果，將有助于危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)傳感方法革新。
 

　　相關(guān)研究成果以“Coherent Modulation of the Aggregation Behavior and Intramolecular Charge Transfer in Small Molecule Probes for Sensitive and Long-term Nerve Agent Monitoring”為題發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志(Angewandte Chemie International Edition)，博士研究生肖芳芳和雷達(dá)副研究員為共同第一作者，李毓姝副研究員，祖佰祎研究員和竇新存研究員為共同通訊作者，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所為第一單位。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、新疆自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目等資助。
 

探針調(diào)控策略及對(duì)DCP氣氛雙模檢測(cè)性能