- 超靈敏熒光傳感器通過調節識別位點密度檢測有毒沙林氣體
- 來源：作者：李亞麗（中國科學院） 發表于 2025/6/9
識別位點密度調控策略的示意圖。圖片來源：竇新存教授團隊
沙林（異丙基甲基氟膦酸酯）是一種受《禁止化學武器公約》管制的有機磷神經毒劑。它可通過呼吸系統、皮膚或眼睛進入人體，通過抑制乙酰膽堿酯酶麻痹中樞神經系統，進而導致死亡。因此，對痕量沙林的快速靈敏檢測對安全和環境保護至關重要。
由于沙林毒性極高，其使用受到嚴格控制，研究人員通常使用氯磷酸二乙酯（DCP）作為更安全的模擬物。常見的熒光檢測方法利用 DCP 的強親電性，通過羥肟、亞胺等識別位點的熒光猝滅效應來識別目標物。
然而，該方法受光漂白、酸性等環境因素影響，應用受限。此外，大多數研究聚焦于液態溶液中的 DCP，而非實際場景中更相關的氣態形式。因此，開發兼具高靈敏度、抗干擾能力和快速檢測性能，適用于液態和氣態 DCP 的新型傳感材料仍是一項重大挑戰。
為應對這一挑戰，中國科學院新疆理化技術研究所竇新存教授團隊開發了一種調節識別位點密度的設計策略，用于氣態 DCP 的超靈敏特異性熒光傳感。相關研究成果發表于《分析化學》（Analytical Chemistry）雜志，強調了調節席夫堿材料識別位點密度和比表面積的重要性 —— 該方法可同時增強材料對氣態 DCP 的吸附能力和碰撞效率。
在這項研究中，研究人員通過調控鏈長，設計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）作為識別位點的密度各不相同。結果表明，增加 C=N 鍵密度和比表面積可提高與 DCP 的碰撞效率，縮短響應時間。
具體而言，當 C=N 鍵密度達到 3.86×10²¹/cm³、比表面積為 128.5 m²/g 時，DFDBA-POP 對目標分析物表現出優異的傳感性能：僅需 1 秒即可快速檢測氣態 DCP，且即使在鹽酸等 15 種結構類似的干擾物存在下，仍展現出卓越的選擇性。
此外，研究人員通過開發 DFDBA-POP 固態傳感器驗證了其實際應用價值，該傳感器可特異性識別氣態 DCP。研究團隊預計，DFDBA-POP 的設計策略將為定制具有特定傳感功能的有機多孔聚合物提供新視角，為開發用于檢測和區分結構性質相似的痕量有害物質的固態傳感器提供先進模型。
更多信息：Huazangnaowu Bai 等，《席夫堿有機多孔聚合物的識別位點密度調控及其對氣態 DCP 的超靈敏特異性熒光傳感》，《分析化學》（2025）。DOI：10.1021/acs.analchem.5c01087
期刊信息：《分析化學》
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