Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas (SIIST) Šanhajas Mikrosistēmu un informācijas tehnoloģiju institūta Sensing Technology Laboratory ir guvusi nozīmīgu progresu plānslāņa fluorescējošu sensoru izpētē. Šis darbs nodrošina efektīvu stratēģiju izcilu plānslāņa fluorescējošu sensoru sagatavošanai, kā arī eksperimentāli pārbauda un teorētiski aprēķina fluorescences noteikšanas un gāzes adsorbcijas sinerģisko procesu.
Pēdējos gados plānslāņa fluorescējošiem sensoriem ir bijusi izšķiroša nozīme gāzu noteikšanas jomā, jo īpaši tādu sociālo apdraudējumu kā sprāgstvielu, nervu aģentu un narkotiku noteikšanas jomā. Pateicoties augstajai jutībai, reaģētspējai un selektivitātei, tās ir viena no daudzsološākajām tehnoloģijām vielu pēdu noteikšanai. Tomēr lielākā daļa fluorescējošo jutīgo materiālu cieš no agregētās fluorescences dzēšanas (ACQ) efekta un fotobalināšanas fenomena, kas padara fluorescējošus sensorus materiālus, kas atbilst praktisko lietojumu prasībām, reti. Tas ievērojami ierobežo fluorescējošu jutīgu materiālu izmantošanu gāzes noteikšanā, un ir steidzami jāizstrādā jauni augstas veiktspējas jutīgi materiāli gāzes noteikšanai. Lai risinātu problēmas, kas saistītas ar vāju cietvielu fluorescences kvantu efektivitāti un sliktu fotostabilitāti, ar ko saskaras plānslāņa organiskās fluorescējošās zondes materiāli, pētnieki izstrādāja jauna veida saimnieka-viesa plānslāņa fluorescējošu gāzes sensoru ar augstu 3S (jutība, selektivitāte, stabilitāte). ) gāzu analītiem, pievienojot organiski fluorescējošu viesi uz metāla organiskā karkasa (MOF), kas nodrošināja elastīgu metodi plānslāņa fluorescējošu sensoru konstruēšanai, lai apmierinātu dažādas vajadzības. elastīga pieeja.
Šajā darbā ACQ molekula Me4BOPHY-1 tika izmantota kā iekapsulēts organiskais viesis, kas tika iestrādāts metālorganiskā karkasā ZIF-8, izmantojot vienkāršu cietās fāzes sintēzes metodi, un tās fluorescences emisijas īpašības. tika koriģēti, pielāgojot slodzes koeficientu. MOF (ZIF-8) nodrošināja viesmolekulu ar MOF (ZIF-8) nodrošina dažādus nanodobumus viesu molekulām, tādējādi samazinot fluorescējošās spuldžu pašsavienošanos. molekulas un efektīvi pārvarēt Me4BOPHY-1 ACQ efektu. Molekulas cietvielu fluorescences kvantu efektivitāte (QY) tika palielināta no 0,76% līdz 19,72% ar dažādām viesu molekulu attiecībām. Turklāt tika panākta nervu aģenta zarīna analoga dietilhlorofosfāta (DCP) identifikācija gāzes fāzē (1. attēls).
1. attēls. Fluorescences kvantu efektivitātes un sensoru veiktspējas uzlabošana organiskām fluorescējošām mazo molekulu zondēm, izmantojot saimnieka-viesa iegultās struktūras.
MEMS konsoles staru kūļa adsorbcijas pētījumi ir parādījuši, ka saimnieka-viesa iegultā MOF sensora iepriekšēja bagātināšana mērāmajai gāzei nodrošināja zondi ar izcilu gāzes uztveršanas spēju ar reakcijas laiku līdz 3 sekundēm un tik zemu noteikšanas robežu. kā 1,13 ppb. Turklāt MOF sprostā efekts uzlabo analizējamās vielas selektivitāti, un Me4BOPHY-1＠ZIF-8 ir ļoti selektīvs pret traucējošo gāzi HCl. -8 ir ievērojami vājāka, reaģējot uz traucējošo gāzi HCl, kas bija neizbēgama iepriekšējā literatūrā. Tikmēr organometāliskā karkasa struktūras "sprosta efekts" nodrošina arī labu sensora fotostabilitāti un termisko stabilitāti. Organofluorescējošo molekulu termiskās sadalīšanās temperatūra tika paaugstināta no 200 grādiem līdz 527 grādiem, un sākotnējā fluorescences intensitāte tika saglabāta pat pēc 4800 s lāzera apstarošanas ierosmes joslā. Rezumējot, subjekta objekta iegultā dizaina stratēģija nodrošina plānslāņa fluorescējošu gāzes sensoru ar augstu 3S (jutību, selektivitāti un stabilitāti) gāzes analītiem un piedāvā elastīgu metodi plānslāņa fluorescējošu sensoru konstruēšanai, lai apmierinātu dažādas vajadzības. Tiek piedāvāta uzlabota plānošanas stratēģija plānslāņa fluorescējošiem sensoriem ar daudzsološiem pielietojumiem bīstamo gāzu noteikšanā (2. attēls).
2. attēls. Uzņēmēja-viesa iegultais MOF sensors realizē augstu 3S (jutīgums, selektivitāte, stabilitāte) sintēzi
Darba pirmais autors ir mūsu institūta maģistrantūras students Zhengqi Shen, un attiecīgie autori ir Yanyan Fu, pētnieks, Jiangong Cheng un Min Tu, jaunais pētnieks. Darbu palīdzēja arī jaunais pētnieks Kai Qi, projekta līdzstrādnieks Xiuyun Jiang un profesors Zhiyong Fan no Honkongas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes. Saistīto darbu atbalstīja Zinātnes un tehnoloģiju ministrijas Nacionālā galvenā pētniecības un attīstības programma (2022YFB3203500, 2021YFB3200800), Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds (62022085, 62301544, 61831021, 2220128) un Šanhajas Zinātnes un tehnoloģiju komisija. (22QA1410800).
