Недавно је Лабораторија за сензорску технологију Шангајског института за микросистеме и информационе технологије Кинеске академије наука (СИИСТ) постигла значајан напредак у истраживању танкослојних флуоресцентних сензора. Овај рад пружа ефикасну стратегију за припрему одличних танкослојних флуоресцентних сензора и експериментално верификује и теоретски израчунава синергистички процес флуоресценције и адсорпције гаса.
Последњих година, танкослојни флуоресцентни сензори су одиграли кључну улогу у области детекције гаса, посебно у области детекције друштвених опасности као што су експлозиви, нервни агенси и дроге. Због своје високе осетљивости, одзива и селективности, они су једна од најперспективнијих технологија за детекцију супстанци у траговима. Међутим, већина флуоресцентних осетљивих материјала пати од ефекта агрегираног гашења флуоресценције (АЦК) и феномена фотобељења, што чини флуоресцентне сензорне материјале који испуњавају захтеве практичне примене ретким. Ово у великој мери ограничава примену флуоресцентних осетљивих материјала у детекцији гаса, и постоји хитна потреба за развојем нових осетљивих материјала високих перформанси за детекцију гаса. Имајући за циљ проблеме лоше квантне ефикасности флуоресценције у чврстом стању и лоше фотостабилности са којима се суочавају танкослојни материјали органске флуоресцентне сонде, истраживачи су развили нови тип танкослојног флуоресцентног сензора гаса домаћин-гост са високим 3С (осетљивост, селективност, стабилност ) за гасне аналите стављањем органског флуоресцентног госта на метално-органски оквир (МОФ), који је обезбедио флексибилан метод за конструисање танкослојних флуоресцентних сензора да би се задовољиле различите потребе. флексибилан приступ.
У овом раду је као инкапсулирани органски гост коришћен АЦК молекул Ме4БОПХИ-1, који је уграђен у метално-органски оквир ЗИФ-8 коришћењем једноставне методе синтезе у чврстој фази, и његове карактеристике емисије флуоресценције су прилагођени подешавањем односа учитавања. МОФ (ЗИФ-8) дају гостујућем молекулу МОФ (ЗИФ-8) обезбеђују различите наношупљине за гостујуће молекуле, чиме се смањује самоагрегација флуоресцентних молекула и ефикасно превазилажење АЦК ефекта Ме4БОПХИ-1. Квантна ефикасност флуоресценције у чврстом стању (КИ) молекула је повећана са 0,76% на 19,72% са различитим односима гостујућих молекула. Даље, постигнута је идентификација у гасној фази диетил хлорфосфата (ДЦП), аналога нервног агенса сарина (Слика 1).
Слика 1. Побољшање квантне ефикасности флуоресценције и перформанси сенсинга органских флуоресцентних сонди малих молекула користећи структуре уграђене домаћин-гост.
Студије адсорпције МЕМС конзолног снопа показале су да је претходно обогаћивање МОФ сензора домаћин-гост за гас који треба мерити дало сонди одличну способност детекције гаса, са временом одзива до 3 с и границом детекције као ниском као 1,13 ппб. Штавише, ефекат кавеза МОФ-а побољшава селективност аналита, а Ме4БОПХИ-1＠ЗИФ-8 је високо селективан на ометајући гас ХЦл. -8 је значајно слабији као одговор на ометајући гас ХЦл, што је било неизбежно у претходној литератури. У међувремену, "ефекат кавеза" органометалне структуре оквира такође обезбеђује добру фотостабилност и термичку стабилност сензора. Температура термичке декомпозиције органофлуоресцентних молекула је повећана са 200 степени на 527 степени, а почетни интензитет флуоресценције је одржан чак и након 4800 с ласерског зрачења у ексцитационом појасу. Укратко, стратегија дизајна уграђеног субјекта-објекта обезбеђује танкослојни флуоресцентни гасни сензор са високим 3С (осетљивост, селективност и стабилност) за гасне аналите, и нуди флексибилан метод за конструисање танкослојних флуоресцентних сензора да би се задовољиле различите потребе. Предложена је напредна стратегија дизајна танкослојних флуоресцентних сензора са обећавајућим применама у детекцији опасних гасова (Слика 2).
Слика 2. Уграђени МОФ сензор домаћин-гост остварује високу 3С (осетљивост, селективност, стабилност) синтезу
Први аутор рада је Зхенгки Схен, студент мастер студија нашег института, а одговарајући аутори су Ианиан Фу, истраживач, Јиангонг Цхенг, и Мин Ту, млади истраживач. У раду су такође помогли млади истраживач Каи Ки, сарадник на пројекту Ксиуиун Јианг и проф. Зхиионг Фан са Универзитета науке и технологије у Хонг Конгу. Сродни рад је подржан од стране Националног кључног истраживачког и развојног програма Министарства науке и технологије (2022ИФБ3203500, 2021ИФБ3200800), Националне фондације за природне науке Кине (62022085, 62301544, 61831021, 2820 и Технологије), (22КА1410800).
