LDHs薄膜基纳米荧光传感器的制备及其研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是一种层板金属元素和层间离子可调的无机层状材料,利用其独特的插层组装特性,基于静电、氢键、范德华力等相互作用力,功能性荧光客体分子可与LDHs纳米片复合构筑多功能荧光薄膜材料.LDHs薄膜基荧光材料用于荧光传感器,在有机挥发性气体(VOCs)、温度、压力、重要生物分子等的检测中显示了良好性能.本文总结了LDHs复合薄膜的制备方法以及近年来其在纳米荧光传感领域的进展,并对其未来发展做出了展望.     

薄膜基荧光气体传感器

薄膜基荧光传感因灵敏度高、可采集信号丰富、实时检测性好和易于器件化等优点备受人们关注,特别是随着微纳米加工、集成制造和物联网技术的发展应用,薄膜基荧光传感器研究已经成为传感器研究的一个重要领域,呈现出广阔的发展前景。 结合课题组工作,本文简要讨论了基于小分子化合物的薄膜基荧光气体传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测,重大疾病早期诊断等领域的应用探索。 在此基础上,指出了薄膜基荧光传感器发展面临的问题,评述了薄膜基荧光传感器研究和应用的前景。     

基于有机纳米纤维薄膜的荧光化学传感

薄膜荧光化学传感提供了一种固相、便携、易操作的气相分子检测技术,在环境、安全、生物医学、健康监测等领域具有重要的应用价值和发展前景.基于本课题组在超分子自组装构建n-型有机半导体苝二酰亚胺衍生物(PTCDI)一维纳米纤维及其荧光薄膜检测胺类等气相分子领域研究,结合其他课题组工作,本文阐述了该类纳米纤维多孔薄膜在结构调控,荧光传感应用性能、机制和意义方面的研究进展.同时,也介绍了本课题组在p型有机半导体咔唑角亚乙炔四环(ACTC)和咔唑三聚体等在本领域的进展,最后对未来挑战和发展方向进行了展望.     

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。     

可视化分析方法在薄膜基材料荧光传感中的应用

随着光学成像技术的不断突破,荧光可视化已经从简单的肉眼观察逐步向宽场显微、共聚焦显微、超分辨成像等方向发展.然而,荧光可视化在薄膜基材料中的传感应用依然以肉眼观察以及少量的宽场显微为主要分析手段.同时,薄膜基材料结构和性质的可视化分析研究也滞后于荧光可视化技术的发展.基于此,结合本课题组近几年的研究成果,本文系统评述了荧光共聚焦显微技术在薄膜基材料体相分散状态和表面性质的可视化分析中的应用进展,并对当前薄膜基荧光传感材料面临的问题和可能的解决方案进行了简要探讨.     

Fluorescence Sensors Based on Aggregation Induced Excimer Emission

荧光信号对环境变化的敏感程度主要取决于其产生本源。一般而言,聚集诱导激基缔合物荧光对其所处微环境变化异常敏感,因而引起了荧光传感器研究领域学者的高度关注。除此之外,荧光传感器的传感性能还与其所采用的荧光物种的类型和传感元素的结构密切相关。基于这些认识,本文概括介绍了笔者实验室多年来以聚集诱导激基缔合物荧光为基础的荧光传感器研究进展,特别是以芘为例,系统介绍了该类传感器在液相或气相中的检测应用,其中部分传感器已经实现了仪器化。同时,还介绍了由本课题组提出的用于理解荧光薄膜传感器传感机理和指导新型传感薄膜设计的"二维溶液模型"。最后,展望了荧光传感器研究和应用前景,指出了此类研究面临的主要挑战。     

聚集诱导激基缔合物荧光传感器(英文)

荧光信号对环境变化的敏感程度主要取决于其产生本源。一般而言,聚集诱导激基缔合物荧光对其所处微环境变化异常敏感,因而引起了荧光传感器研究领域学者的高度关注。除此之外,荧光传感器的传感性能还与其所采用的荧光物种的类型和传感元素的结构密切相关。基于这些认识,本文概括介绍了笔者实验室多年来以聚集诱导激基缔合物荧光为基础的荧光传感器研究进展,特别是以芘为例,系统介绍了该类传感器在液相或气相中的检测应用,其中部分传感器已经实现了仪器化。同时,还介绍了由本课题组提出的用于理解荧光薄膜传感器传感机理和指导新型传感薄膜设计的"二维溶液模型"。最后,展望了荧光传感器研究和应用前景,指出了此类研究面临的主要挑战。     

核酸功能化稀土基纳米材料在生物检测中的应用

体内一些生物分子和离子的水平通常与细胞、组织、器官等结构和功能的变化相关,从而直接影响到疾病的预防、诊断和治疗,因此对体内这些物质的生物检测在医疗和健康领域具有重要的意义.基于稀土基纳米材料构建的纳米荧光探针具有灵敏度高、简单高效、抗干扰能力强等优点,在生物检测方面具有巨大的潜力.对稀土基纳米材料的核酸功能化能够进一步为纳米荧光探针提供更好的特异性识别能力和生物相容性,从而增强其在复杂样品中的生物检测能力.本综述总结了核酸功能化的稀土基纳米材料作为纳米荧光探针在生物检测领域的研究进展,简要介绍了其主要种类和性能、检测机理及检测物质,最后对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望.     

金属离子响应型荧光传感分子的设计原理及研究进展

荧光传感凭借其高灵敏度、可实现远程监测和实时性等优越性而广受关注,在离子识别中常被用于离子识别信号的输出.随着主客体化学的迅速发展,许多具有良好性能的离子响应型荧光探针相继被报道,从分子内电荷转移(ICT)、光诱导的电子转移(PET)、荧光共振能量转移(FRET)、激发态分子内质子转移(ESIPT)、激基缔合物的生成/消失、螯合作用导致的荧光增强(CHEF)等不同机理对荧光传感型离子识别受体的设计思路进行了理论阐释,归纳总结了近5年来相关文献报道,阐述了其研究现状和研究进展,并展望了该领域的研究方向.     

爆炸物检测用荧光聚合物材料

作为荧光传感材料,荧光聚合物不仅具有传感单元多、荧光亮度高、光稳定性好等特点,而且方便制备荧光传感薄膜,易于实现器件化,在爆炸物荧光检测中得到了广泛的研究与应用。近年来,随着荧光聚合物从传统的线型结构向支化和多孔网络结构的拓展,以及各种功能单元的引入,大量的新型荧光聚合物有效地提升了爆炸物检测的灵敏度、选择性和响应速度等性能。本综述从线型聚合物、支化聚合物、多孔聚合物三类体系出发,总结和评述了用于爆炸物荧光检测的线型共轭与非共轭聚合物、树枝状分子与超支化聚合物、无定形与结晶型多孔聚合物等典型体系的分子结构设计策略、功能特点以及传感性能,并展望了荧光聚合物未来在爆炸物检测应用中所面临的机遇和挑战。     

有机半导体荧光传感材料及危险化学品检测应用

荧光传感材料作为有机半导体光电功能材料的重要组成之一,以其灵敏度高、选择性强、响应速度快等优势,成为当前化学传感领域的一个研究热点,近年来在反恐、禁毒等领域有着广泛的应用.然而目前,对荧光敏感材料各项性能参数的设计与优化,依然存在着经验性问题,需要基于构效结合思维,从待测物质的分子层次的物性认知出发,更有针对性地设计相应的传感材料.本文基于国内外前沿工作,结合本课题组多年在危险化学品荧光传感方向的经验,以爆炸物、神经毒剂和合成毒品的检测为例,对荧光敏感材料的设计原则和传感的分子级微观作用机制进行了系统论述.     

四苯乙烯的合成、表征及在爆炸物检测中的应用 ——介绍一个大学化学综合实验

因具有聚集诱导发光特性、螺旋桨结构的四苯乙烯及其衍生物,在有机光电材料、荧光传感和生物成像等领域表现出优异的荧光性能。本实验以二苯甲酮为原料,利用McMurry偶联反应合成四苯乙烯。采用萃取、干燥和柱层析等手段对产物进行分离和纯化,通过熔点测定、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱对其结构进行表征后,使用苦味酸作为模型化合物,利用荧光光谱测定其对爆炸物的荧光检测极限。本实验寓科研热点于实验教学中,不仅提高了学生的实验操作技能,而且有助于学生了解具有聚集诱导发光性能的四苯乙烯及其衍生物的研究现状和应用前景,激发了学生的科研兴趣和创新意识。     

Tb3+/Eu3+镧系金属有机框架材料在荧光检测的研究进展

镧系金属有机骨框架（Lanthanide metal organic frameworks,Ln-MOFs）是以镧系离子为中心,与配体有机物组合的多孔材料,具有良好的光学性质,在许多领域有广泛的应用。不同的镧系离子与相应的有机配体结合,可组成不同性能的Ln-MOFs。在众多镧系元素中,Tb3+和Eu3+是良好的发光中心,常被用于组建发光Ln-MOFs。由Tb3+/Eu3+与有机配体形成的Ln-MOFs具有独特的荧光特性、较大stokes位移以及长发光寿命等优点在荧光检测领域具有重要应用。本文综述了基于Tb3+/Eu3+的Ln-MOFs在离子检测、生物标志物检测以及小分子检测领域的研究进展,对Ln-MOFs的发展前景进行了展望。     

核酸适配体-荧光传感技术在重金属检测领域的应用

重金属污染环境后难以自然降解或无害化,进入有机体后有较强的生物蓄积性,会对环境安全和人类健康造成巨大威胁;此外,有些高毒重金属离子还可作为蓄意投毒、威胁恐吓的恐怖剂。因此,对环境中的重金属离子实现快速、现场检测尤为重要。传统仪器检测方法前处理复杂、成本高、操作需要专业人员,现场应用受限。近年来随着技术的发展和新材料的应用,荧光传感器的灵敏度、便携性及成本等均得到较大改进。其中,基于核酸适配体捕获的荧光传感技术在重金属特异性识别方面更是得到广泛开发和应用。该文从标记型、非标记型及纳米材料辅助等方向,综述了核酸适配体-荧光传感技术在重金属检测领域的应用,以期为重金属的现场快速检测提供思路。     

现场侦检装备在应对化学威胁中的应用与发展

近年来,国内外不断发生的化学恐怖袭击和化学事故仍然是当今人类生存、国家安全所面临的重大威胁。化学侦检是防化应急处置与救援的眼睛,熟练掌握和正确使用侦检装备是应对化学威胁、降低损失和伤亡的关键因素。基于化学传感等技术的侦检装备具有响应快速、智能便携的特点,并且在远程监测和实时值守等方面具有优势。该文针对涵盖电化学传感器、质量敏感型传感器、红外传感器、拉曼传感器、离子迁移谱仪、火焰光度检测器、光致电离检测器、远程遥测传感装备等在内的现场侦检装备,从原理、性能、优势和不足等方面进行了概述,重点阐述了侦检装备在应对化学威胁方面的最新进展,并对其发展趋势、应用前景进行了展望,以期为化学侦检装备在应对化学威胁中的深入研究与应用提供参考。     

Fluorometric sensing of Cu ion with smart fluorescence light-up probe, triazolylpyrene (Py)

We report the detection of Cu²⁺ ion with fluorescence light-up probe, triazolylpyrene (^TNDMBPy). Thus, the probe showed a remarkable fluorescence enhancement of both of the monomer and excimer emissions and a 2:1 probe-Cu²⁺ complexation with high selectivity, high stability constant and low detection limit. Formation of the excimer was also rationalized on the basis of DFT calculation. Our probe is also capable of sensing SDS micelle-encapsulated-Cu²⁺ ion in aqueous media with high association constant, thus, showing its practical utility. Thus, our probe could be used as an efficient Cu²⁺ ion selective fluorescence light-up probe, and may find applications in chemical and biological systems.     

点击化学在食品安全检测中的应用研究进展

点击化学因具有反应模块化、无有毒有害副产物、反应效率高等出色的反应性能备受关注,是继组合化学之后又一新型合成技术,在材料表面功能化、大分子聚合物的合成、生物标记等领域得到了广泛应用。点击反应试剂的活性基团易于修饰在其他化学基团上,表明点击反应有望作为中间反应介导特定反应的信号转换或放大。近几年出现了大量基于点击化学构建的一系列分析检测方法,此类分析方法具有检测限低、线性范围广、可对目标分析物进行准确定量的优势,有着良好的应用前景。经典的点击反应——“叠氮-炔环加成(CuAAC)”是点击反应中应用最为广泛的反应,具有传感反应所需的几个独特优势：(1)以Cu+作为催化剂可极大提高反应效率以及反应灵敏度;(2)炔烃和叠氮基间的正交反应决定了良好的反应特异性;(3)反应对环境条件(温度、水、pH值等)不敏感,能够在室温和水溶剂条件下进行。这些良好的反应性能使得利用CuAAC反应构建灵敏度高、特异性好且稳定性强的传感检测方法成为可能。食品安全检测是控制食品中危害物、保障公众健康的重要手段。当前食品安全监测常用的技术手段几乎都依赖于一些笨重的仪器设备而无法具有较高检测效率,点击化学的优越性能为食品安全检测提供了新的思路。该文综述了点击化学的概念、主要反应类型、反应原理以及特点,对基于点击化学的一系列快速检测方法如比色法、荧光法、电化学法等进行列表比较,并着重介绍了CuAAC反应在检测食品成分及添加剂、农残兽残、真菌毒素、重金属以及食源性致病菌方面的应用实例,最后指出了现阶段CuAAC反应在应用中存在的不足,并对其在食品安全检测等研究领域的应用前景进行了展望。     

等离子体金属纳米结构在SERS传感及可穿戴应力传感中的应用

等离子体金属(金、银)纳米结构因其特有的理化性能,被广泛应用于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)传感及可穿戴应力传感领域。其中,SERS是一种应用贵金属纳米材料增强拉曼散射信号的检测技术,该技术灵敏度高、特异性强,已被广泛用于生物医学、环境监测、食品药品检测等领域。随着电子检测技术和柔性电子材料的快速发展,柔性可穿戴传感技术也得到了快速发展,且取得了大量的研究成果。SERS检测技术主要依赖于贵金属纳米增强基底材料,而基于贵金属纳米结构的可穿戴传感元件对人体微应力、微应变的传感具有极高的灵敏度。SERS增强基底材料与可穿戴应力传感元件材料具有互通互用性,将贵金属纳米SERS基底应用于柔性可穿戴式检测,这是SERS检测技术比较新颖的、尚未深入研究的应用领域之一。该文综述了贵金属溶胶纳米结构的材料组成分类以及该类材料在SERS和可穿戴应力传感中的应用,并分析了胶体贵金属纳米结构组成及成分对SERS传感、可穿戴应力传感灵敏度、可重复性及稳定性的影响,最后展望了贵金属胶体纳米结构在SERS传感和柔性可穿戴应用中的发展趋势。     

多枝罗丹明酰肼类荧光探针的研究进展与应用

罗丹明以其良好的光稳定性、光物理性质和荧光效应得到了人们的极大重视。 基于罗丹明的螺环衍生物与被检测物质作用开环而产生荧光响应的特性,将两个或多个罗丹明母体单元构筑到包含特异性的识别单元的探针分子中,形成多枝的罗丹明酰肼类荧光探针,不仅可以弥补单分子探针的某些功能缺陷,而且可以使其具有更高灵敏度、更高选择性和可靠性,更加有利于分析检测。 本文着重从设计原理、识别性能、应用范围等方面介绍了多枝罗丹明探针在Hg2+、Cu2+、Fe3+和Al3+等离子检测中发展趋势,并展望了这类荧光探针在活细胞金属离子光学成像的应用前景。