玻璃基质表面蒽的固定化及荧光光谱研究

在玻璃基质上,通过化学键和将蒽经二乙三胺固定到基质表面,制备了一种包含蒽传感元素的新型光诱导电子转移荧光薄膜。用接触角的测定、红外光谱和固定态蒽的稳定性对薄膜进行了表征。研究了固定态蒽的静态荧光光谱特性,干态和湿态下激发和发射光谱表明,其荧光发射的3个单体峰与典型的蒽单体发射基本一致,而在干态时较易形成激基缔合物。通过时间分辨荧光光谱和荧光寿命的测定,给出了固定态蒽的激发态光物理过程的模型。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 Ⅶ.芘基烷基酮的荧光光谱及其在不良溶剂中的簇集

溶剂的极性对芘基烷基酮的单体荧光和激基缔合物荧光有很大影响,在非极性溶剂中单体荧光很弱,随着溶剂极性增大,单体荧光增强,单体荧光和激基缔合物荧光明显红移。利用芘基烷基酮荧光的这些性质研究了长链分子在二甲基亚砜-水(DMSO-H₂O)中的簇集现象。在浓度非常低的情况下,长链芘基烷基酮发射激基缔合物荧光,单体荧光也明显蓝移,表明芘基烷基酮形成了簇集体。长链饱和烷烃和芘基烷基酮发生共簇集,簇集体内的极性比环己烷的极性稍大。     

一种含芘葡萄糖衍生物的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种荧光活性小分子胶凝剂——芘磺酰基-丙二胺-葡萄糖(PSDAPG), 考察了其在36种常见溶剂中的胶凝行为. 结果发现, PSDAPG可使其中16种溶剂胶凝. 对癸醇, PSDAPG表现出罕见的超级胶凝能力, 室温下最低胶凝浓度(MGC)达7.0×10-4 g·mL-1. 此外, PSDAPG还是一种既可胶凝水又可胶凝有机溶剂的双性胶凝剂. 扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)和荧光光谱研究表明,在不同溶剂中, PSDAPG具有不同的聚集结构, 除了芘基之间的疏水π-π堆积作用外, 氢键作用是PSDAPG自发形成三维网络结构的重要驱动力. 实验研究还表明, 溶液态和凝胶态的PSDAPG荧光光谱均同时呈现芘的单体荧光和激基缔合物荧光光谱特征, 但两者的光谱形貌差异显著. 随凝胶的形成, 体系单体荧光发射增强, 激基缔合物荧光发射减弱,表明形成的三维网络结构阻碍了PSDAPG中芘单元的运动性, 使得以Birks途径形成激基缔合物的效率降低.     

基于芘修饰树枝形聚合物的水相温敏荧光传感体系

设计合成了外围芘修饰的质子化二代聚酰胺-胺树枝形聚合物G2 PAMAM-PyH.¹H NMR和紫外可见吸收光谱表征确定芘基团的上载率为100%.吸收光谱、动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）研究结果表明,G2 PAMAM-PyH在水中形成平均粒径为184 nm双分子膜囊泡结构.水相中G2 PAMAM-PyH囊泡体系呈现芘单体和激基缔合物的双荧光发射,1~70℃范围内,随温度升高芘单体荧光逐渐增强,而芘激基缔合物发光单调减弱,荧光颜色由绿变蓝,芘激基缔合物与芘单体发光比（I_{495 nm}/I_{398 nm}）随温度变化具有良好的可重复性,符合公式I_{495 nm}/I_{398 nm}=28.23-0.68t+3.21×10^-3t²+1.83×10^-5t³,可用于水相体系内部温度梯度的表征,在1~70℃范围温度测量灵敏度高于0.9℃.本工作为温度荧光探针传感体系的构筑提供了一种新方法.     

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。     

基于芘的离子荧光化学传感器

芘是一种简单的芳香化合物,在溶液中可形成动态的和静态的激基缔合物,在长波长处出现荧光发射峰。利用单体和激基缔合物荧光波长的不同,芘常被用作荧光团来合成各种荧光化学传感器。本文对基于芘的荧光化学传感器的研究进展进行综述,主要包括其在单一阳离子、双阳离子和阴离子识别检测中的分子设计、作用机理和应用,并对该类荧光化学传感器的发展前景进行了展望。     

含芘苯乙烯／二乙烯苯共聚物的合成与表征

本文首次通过共聚方法和功能基化方法合成了芘标记苯乙烯／二乙烯苯共聚物，用稳态荧光光谱、裂解色谱、裂解色谱－质谱等方法对芘标记共聚物进行了详细地表征。结果表明，通过控制芘标记单体的投料或功能基化反应时间，可以将一定量的芘基标记到苯乙烯／二乙烯苯共聚物中，其荧光光谱显示了芘基的单体荧光发射和激基缔合物荧光发射；共聚物裂解色谱的甲基芘峰和苯乙烯三聚体峰反映了芘基和交联聚苯乙烯骨架的特征，据此可建立甲基芘     

阳离子荧光敏感器的器件化问题研究

通过对石英玻片表面修饰, 制作了联有多氨基链萘基的超薄膜荧光敏感器件, 研究了它在镍、铜等金属离子水溶液及有机溶剂中的荧光猝灭现象. 发现其荧光光谱无论在水或其他有机溶剂中都存在着单体和激基缔合物(ex-cimer)的发射峰, 当处于镍离子水溶液中时, 其单体峰随离子浓度的增大出现了先增强后减弱的现象, 而激基缔合物的发光峰则仅略有减弱但变化不大. 在铜离子水溶液中其荧光的变化情况和镍离子有所不同, 对单体荧光只能观察到强度减弱的趋势, 而激基缔合物则变化不大. 比较了未联结的敏感器化合物分子在有机溶剂中荧光被铜离子猝灭的行为, 发现与其在器件表面时有很大的差别, 表明其分子结构和构象也有很大的不同.     

离子型表面活性剂在水溶液中的分子构型

本文利用表面活性剂分子中内在的荧光探针及外加荧光探针,研究了离子型表面活性剂分子在水溶液中的构型,烷基三苯基鱗盐及N-烷基吡啶盐对芘的单体荧光猝灭服从Stern-Volmer方程,是扩散控制的碰撞猝灭,但不同链长的猝灭剂的荧光猝灭行为呈反常状态,即链越长,猝灭速率常数越大,在十六烷基三甲基铵(CTMAB)水溶液中观察到了芘的激基缔合物荧光,同时观察到了CTMAB对芘的荧光猝灭的阻碍(阳离子猝灭剂)和促进(阴离子猝灭剂)作用,提出离子型表面活性剂在水溶液中呈绕曲状的分子构型,且是一种动态构型。     

表面活性剂水溶液中芘的激基缔合物形成

在离子型和非离子型表面活性剂水溶液中观察到了芘的激基缔合物荧光, 其荧光强度与单体荧光强度比值对表面活性剂浓度的关系曲线中有一峰值。指出表面活性剂单体分子在水溶液中呈绕曲状构型, 对应上述峰值的表面活性剂浓度为其临界胶束浓度。     

"标记"芘的激基缔合物荧光在水溶性高分子研究中的应用

首先介绍了芘的荧光发射光谱的特点及其激基缔合物荧光、然后给出了用芘标记高分子的各种方式和方法,讨论了水溶性高分子的”标记”芘形成激基缔合物的原理,评述了芘标记高分子箕缔合物荧光在水溶性分子疏水相互作用,静电相互作用、氢键、络合等研究中的应用,也介绍了芘标记激基缔的荧光在高分子凝胶体积相变、分子链运动等领域的研究进展。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 I: 不良溶剂中长链β-萘甲酸烷基酯的簇集和激基缔合物的形成

研究了不同链长的β-萘甲酸烷基酯(An)在乙二醇-水(EG-H2O)和二甲基砜-水(DMSO-H2O)混合溶剂中的荧光光谱, 以及添加物(无机盐、长链饱和烷烃、糖淀粉)对An荧光的影响. 长链An在混合溶剂中很容易形成激基缔合物, 表明疏水作用促使长链分子相互簇集. 测定了不同链长的分子发生簇集的临界浓度和临界溶剂组成. 分别添加长链烷烃和糖淀粉都能引起激基缔合物的荧光强度减弱和单体荧光强度的增强, 表明An和长链烷烃共簇集, 与糖淀粉形成包结物. 研究了在簇集体中An形成激基缔合物的动力学和热力学, 测定了激基缔合物形成和解离速率常数、活化能和热焓的变化. 证明了簇集体中基态发色基团之间并不具有激基缔合物的构型, 在一定温度下, 簇集体会发生相变.     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 Ⅰ.不良溶剂中长链β-萘甲酸烷基酯的簇集和激基缔合物的形成

本文研究了不同链长的β-萘甲酸烷基酯(A_n)在乙二醇-水(EG-H_2O)和二甲基砜-水(DMSO-H_2O)混合溶剂中的荧光光谱,以及添加物(无机盐、长链饱和烷烃、糖淀粉)对A_n荧光的影响.长链A_n在混合溶剂中很容易形成激基缔合物,表明疏水作用促使长链分子相互簇集.测定了不同链长的分子发生簇集的临界浓度和临界溶剂组成.分别添加长链烷烃和糖淀粉都能引起激基缔合物的荧光强度减弱和单体荧光强度的增强,表明A_n和长链烷烃共簇集,与糖淀粉形成包结物.研究了在簇集体中A_n形成激基缔合物的动力学和热力学,测定了激基缔合物形成和解离速率常数、活化能和热焓的变化.证明在簇集体中基态发色基团之间并不具有激基缔合物的构型.在一定温度下,簇集体会发生相变.     

芘在改性硅胶上的光物理研究——以芘为探针研究改性硅胶的表面特性

研究了芘在正十碳烷氧基和三甲基硅氧基改性硅腔表面上的荧光光谱和寿命。在这二种硅胶上,激基缔合物是由基态聚积体直接受光和受激发的单分子和基态的单分子所形成、在硅胶≡Si—O—C_(10)H_(21)-n上比在硅胶≡Si—O—SiMe_3上所形成的聚积体较少。化学改性与物理改性相结合可使芘在较大的浓度范围内主要以单分子分散。激基缔合物的形成主要是由动力学过程所控制。研究了温度对芘的荧光光谱和寿命的影响。激基缔合物形成过程的活化能约为7kcal mol~(-1)。讨论了环境对单分子荧光光谱结构的影响。     

芘标记有机硅聚合物的合成和荧光氧猝灭特性

合成了丙烯酸芘甲酯、二甲基乙烯基芘甲氧基硅烷、10-十一碳烯酸芘甲酯三种含芘单体,用硅氢加成方法制备了一系列含芘封端侧链的聚二甲基硅氧烷光-氧敏感高分子,并分别用四乙氧基硅烷和甲基含氢硅油A交联.对基于上述高分子的压力敏感涂料(PSP)的荧光氧猝灭和光物理行为进行了研究.结果表明,芘封端的侧基结构和交联剂对此类PSP的性能,包括激基缔合物荧光强度和氧猝灭灵敏度、Stern-Volmer关系的线性和贮存稳定性等都有明显的影响.含长碳链芘甲酯侧链的聚合物显示较高激基缔合物荧光强度和氧灵敏度;以甲基含氢硅油A作为交联剂,既能提高PSP的储存稳定性,又能提高氧猝灭灵敏度.     

四聚噻吩的单层组装及其对气相甲醛的传感性能

以荧光活性2,2′∶5′,2″∶5″,2″′-四聚噻吩(4T)为传感元素, 经过化学键合将其单层组装到玻璃基质表面, 得到一种荧光薄膜材料. 研究发现, 光照下固定化4T在空气中易被氧化, 薄膜荧光因而减弱. 然而, 将此薄膜经紫外光照处理1 h后, 薄膜荧光虽然大大减弱, 但不再随着时间发生变化. 气态甲醛的存在会显著敏化薄膜荧光, 在原荧光发射的短波方向(464 nm)产生新的荧光发射. 该处荧光强度随着气相甲醛浓度增大而增强. 特别需要指出的是, 常见酸、碱和溶剂对甲醛传感均不产生明显影响, 而且传感过程完全可逆. 据此, 认为该薄膜在甲醛气相检测中有可能获得应用.     

含芘荧光化学敏感器化合物同小牛胸腺DNA分子间的相互作用

研究了含芘荧光化学敏感器分子被ctDNA猝灭的荧光光谱.ctDNA分子对该化学敏感器中芘的激发单体,激基缔合物都有猝灭作用.对激发单体的猝灭速度顺序为;化合物(2)>化合物(1)>芘丁酸>化合物(3);对激基缔合物的猝灭速度顺序为;化合物(2)化合物(3).由得到的荧光猝灭数据,可按公式(2)求得荧光化学敏感器分子与ctDNA分子相互作用的稳定常数.发现化合物(2)与ctDNA分子间有着最强的相互作用能力.按ctDNA和含芘荧光化学敏感器的分子结构、构型以及分子内原子-原子的间距等提出了ctDNA分子与该荧光化学敏感器的作用模型,并对上述结果进行了初步解释.     

核苷磷酸盐对含双芘侧链荧光敏感器化合物的荧光猝灭与分子识别

合成了一种在水溶液中对核苷磷酸盐ATP,ADP,AMP阴离子具有识别能力的荧光化学敏感器分子---化合物1。通过检测化合物1在水溶液中芘激基缔合物荧光发射强度随核苷磷酸盐、腺嘌呤等的加入而引起的变化,求出不同核苷磷酸盐及腺嘌呤对芘激基缔合物荧光发射的猝灭常数,并进行了比较研究。利用荧光发射强度随不同核苷磷酸盐引入而发生的变化计算出化合物1对不同核苷磷酸盐进行配位的配位稳定常数。结果表明所合成的化合物1对ATP有着良好的识别力选择功能。此外,还利用分子力学的计算方法对化合物1及其与核苷磷酸盐形成配合物后的分子构象及几何尺寸作了计算,并结合实验结果进行了初步讨论。     

芘荧光探针光法测定聚氧化乙烯与SDS的作用

采用芘荧光法研究了聚氧化乙烯(PEO)与十二烷基硫酸钠(SDS)在不同质量浓度的水溶液中的相互作用。以芘单体的荧光光谱第一峰与第三峰的荧光强度之比(I_1/I_3)及激基缔合物与单体荧光强度之比(I_E/I_M)来探测芘分子所处环境的极性。结果表明:Py-PEO-SDS水溶液在极小质量浓度下基本不形成疏水微区,当质量浓度超过一定值时开始大量形成疏水微区,I_1/I_3值迅速下降。在溶液浓度为6g·L~(-1)时,SDS分子开始与聚合物分子相互作用,芘探针分子开始与形成的预胶束发生吸附作用,同时开始形成高荧光电子产率的激基缔合物;在溶液浓度为20g·L~(-1)时,随着SDS溶液浓度的增加,芘探针分子全部进入胶束中,形成的激基缔合物急速增加并且在I_E/I_M最高值点达到最大量。