磁场力及膜曲率对磁敏感薄膜-基底界面 黏附性能的影响与调控

界面黏附和脱黏的可调控在攀爬装置、黏附开关、机械抓手等方面具有重要的应用需求. 针对磁敏感薄膜-基底界面, 开展了薄膜初始曲率及外加磁场对界面黏附性能影响机制的研究. 首先实验制备了具有初始曲率的磁敏感薄膜, 分别开展了具有初始曲率的磁敏感薄膜-基底界面撕脱实验及理论研究, 研究了薄膜初始曲率、弯曲刚度和外加磁场强度对界面黏附性能的影响规律. 实验和理论结果一致表明: 具有初始曲率的磁敏感薄膜-基底界面黏附力随薄膜初始曲率的增大而减小, 而外加磁场能够有效提高界面黏附力;相比于初始零曲率薄膜-基底界面稳态撕脱力与薄膜弯曲刚度无关, 薄膜弯曲刚度减弱了具有初始曲率薄膜-基底界面的稳态撕脱力. 进一步从能量角度分析了界面等效黏附性能, 揭示了薄膜弯曲能、磁场势能、界面黏附能的相互竞争机制. 最后, 基于本文的实验及理论结果, 提出了一种磁场和薄膜初始曲率协同调控的简易机械抓手, 可连续实现物体的拾取、搬运和释放功能. 本文结果不仅有助于理解多场调控的界面可逆黏附机制, 对界面黏附可控的功能器件设计亦提供了一种新方法.      

荧光内滤效应在环境检测领域的应用

荧光内滤效应(inner filter effect,IFE)是指吸收体对荧光体激发光或发射光(或对两者同时)的吸收,造成荧光体的荧光强度降低的现象。IFE相较于荧光共振能量转移等技术省却了许多繁琐的标记过程,具有灵敏度高、选择性好和操作简单灵活等优点,在环境检测领域具有广泛的应用前景。吸收体和荧光体是组成IFE传感体系的两个主要单元,两者的光学特性和谱带重叠程度直接影响着IFE的猝灭效率,但可选择的材料相对有限。发掘新型纳米材料,探索合适的吸收体-荧光体组合有助于提高IFE的猝灭效率,增强检测效果。本文综述了近年来IFE在环境检测中的研究进展,包括重金属离子、阴离子和小分子环境污染物等物质的检测,并分析了纳米材料在IFE传感体系中的重要作用,最后探讨了基于IFE的荧光分析方法所面临的挑战及未来的发展方向。     

基于二硫化钼和钴基金属有机骨架的痕量汞离子电化学传感器

汞离子(Hg²⁺)具有高生物毒性,痕量的汞也会对生态环境质量和人体健康造成严重危害.本文基于二硫化钼(MoS₂)和钴基金属有机骨架(ZIF-67)的复合材料MoS₂@ZIF-67制备了一种新型的电化学传感器,结合MoS₂的优异导电性与金属有机骨架的催化性能,复合材料MoS₂@ZIF-67可放大电化学信号,提高电极的电化学活性.利用Hg²⁺能与DNA中胸腺嘧啶T结合形成T-Hg²⁺-T双螺旋结构的原理,使用差分脉冲伏安法实现了对水环境中痕量汞的特异性检测.该传感器对Hg²⁺检测的线性范围为0.01～10μg/L,检出限为5 ng/L,并表现出较好的选择性.采用该传感器对自来水样品进行加标回收检测,回收率为110%～119%,在痕量汞的检测中具有良好的应用前景.