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.     

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。     

基于生物素的荧光有机小分子及其应用

生物素是一种水溶性维生素,在人体中作为一种重要的羧酸酶辅酶起作用,近年来受到化学家和生物学家的广泛青睐。此外,其在各种生理和病理过程中表现出低毒性,可以被设计成具有靶向选择性的药物载体,能将抗癌药物有效地传递给肿瘤细胞。如今含生物素的小分子已发展成一类具有显著应用价值的生物功能分子。该类化合物具有合成简便、易功能化和特异性强等优点。本文综述了生物素及其衍生物在生物传感、药物释放和其他领域的研究进展,并对其发展趋势做出了展望。     

薄膜荧光传感器研究进展

按薄膜荧光传感器的制备方法, 从物理薄膜、化学薄膜和自组装单层膜等三个方面综述了近年来薄膜荧光传感器的研究进展. 在此基础上, 展望了薄膜荧光传感器的研究前景.     

有机小分子荧光材料的前生今世

近年来,有机发光二极管(OLED)显示屏随着智能手机的普及,逐渐被大众熟知,而用以制备OLED发光显示层的有机荧光材料,其研发过程也吸引了更多研究者的视线。本文按照时间顺序,对有机小分子荧光领域几个重要的发现进行了回顾,以通俗易懂的语言介绍了有机小分子荧光材料的发展过程及一些相关概念。     

基于四联苯臂星型小分子凝胶剂的TNT薄膜荧光传感器

基于具有三苯胺中心核、咔唑外围和四联苯连接臂的星型荧光小分子三(4″″-(3, 6-二叔丁基-咔唑-9氢-9-基)-(1, 1': 4', 1″':4″', 1?:4?, 1″″-四苯基)-4-基)胺(N5), 采用溶液旋涂的方法制备了用于检测三硝基甲苯(TNT)饱和蒸汽的高效荧光传感薄膜。 不同于具有单苯连接臂的模型化合物三(4'-(3, 6-二叔丁基-咔唑-9氢-9-基)-(1, 1'-二苯基)-4-基)胺(N2), N5由于长共轭臂的存在, 容易在苯类溶剂中通过π-π相互作用组装形成凝胶。 同时, 其旋涂薄膜具有细小纳米级纤维状的组装形貌, 表面出现一定的多孔结构, 有利于气体分子的渗透。 因此, 应用于TNT蒸汽的检测, 化合物N5薄膜表现出比N2薄膜更快的荧光淬灭响应速度和更高的淬灭效率。 特别是TNT传感特性几乎不受化合物N5膜厚的影响, 当膜厚为94 nm时, 在1和30 min的淬灭程度仍然可以达到44%和90%。     

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。     

有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用

甲醛不仅用作工业化学品,也是调节人体生理活动的必要代谢产物。但是,人体从外环境过量的摄入甲醛或者内环境甲醛代谢的不平衡,会造成器官癌变和老年痴呆等重大疾病。有机小分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、可视化和原位检测等特点,使其在生物体内外甲醛检测和生物成像领域具有应用优势,同时也为实际产品中甲醛的痕量检测提供一种新方法。近五年来,甲醛荧光探针得到了快速的发展。本文主要从甲醛荧光探针的反应类型、生物体中甲醛的荧光成像以及在实际样品(商品)检测应用三个方面,介绍有机小分子荧光探针对甲醛的识别和应用。最后总结指出,不同类型的有机小分子荧光探针在不断开发、结构优化和光学性能提升及满足辅助生物医学方向长期性研究的同时,也能拓展应用范围,达到短期内对实际产品中甲醛快速(原位)检测的目的。     

pH荧光纳米传感器的研制及表征

利用溶胶-凝胶技术制得了单分散性很好的二氧化硅纳米微球,通过共价偶联方式引入对pH变化敏感的荧光素异硫氰酸酯（FITC）,这种FITC功能化二氧化硅纳米微球（FITC功能化硅微球）可作为pH荧光纳米传感器。当pH值从4.0变至7.5时,荧光强度增大约30倍。该传感器灵敏度高,响应速度快,容易制备,光稳定性好,可望用于单细胞的pH分析。     

金属有机框架-核酸复合材料的构建及其在荧光生物医学传感中的应用

金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一类由无机金属节点和有机配体自组装而成的新型多孔材料,因其具有可定制的结构和功能、大的比表面积及多功能化位点等诸多优点,在生物医学、生物传感等领域应用广泛.此外,核酸分子以其特有的分子识别和灵活的可编辑性,近年来在靶标识别、分子检测领域取得了令人瞩目的成就. MOFs与核酸的有机整合能够有效扩展两种单体的功能及应用范围,目前已成为化学及生物医学等领域的研究热点.本文综述了近年来MOFs-核酸复合材料荧光生物传感器的构建及其在生物医学领域中的应用进展.首先介绍了MOFs-核酸复合材料传感器的构建方法;其次,根据MOFs所发挥功能的不同,分别从基于荧光淬灭、发光以及刺激响应三大方面对MOFs-核酸复合材料在荧光生物医学传感中的应用进行了分类概述;最后分析了该研究领域目前面临的挑战,并对其未来发展进行了展望.     

金纳米晶制备和表面修饰中的分子配体

配体在纳米晶的制备和表面功能化过程中起着至关重要的作用。本文对金纳米晶制备和表面修饰中常见的分子配体,如柠檬酸根、巯基化合物、表面活性剂、树枝状分子、生物分子等的研究进展进行了概述。重点介绍了不同分子配体在金纳米晶尺寸形貌控制及表面功能化等方面的特点和作用,并对相关研究领域未来的发展趋势进行了展望。     

表面等离子体波共振与常规检测技术的联用

表面等离子体波共振(SPR)是被入射电磁波所激发、存在于金属和电介质界面上电荷密度振动的谐振波.SPR是一种消逝场光学成功应用的典范,它具有体积小、分辨率高、无需标记、抗电磁干扰能力强等特点.本文介绍了SPR与电化学方法(循环伏安法、溶出伏安法)、光学方法(荧光光谱、红外光谱)、质谱和石英晶体微天平等其它常规检测技术联用的研究进展,与其它常规方法联用能进一步提高分析能力,可弥补彼此的不足.本文还特别详细说明了部分电化学方法、干涉测量法与表面等离子体波共振联用的优势及不足.     

Photoluminescent energy transfer from poly(phenyleneethynylene)s to near‐infrared emitting fluorophores

Photoluminescent energy transfer was investigated in conjugated polymer‐fluorophore blended thin films. A pentiptycene‐containing poly(phenyleneethynylene) was used as the energy donor, and 13 fluorophores were used as energy acceptors. The efficiency of energy transfer was measured by monitoring both the quenching of the polymer emission and the enhancement of the fluorophore emission. Near‐infrared emitting squaraines and terrylenes were identified as excellent energy acceptors. These results, where a new fluorescent signal occurs in the near‐infrared region on a completely dark background, offer substantial possibilities for designing highly sensitive turn‐on sensors. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 48: 3382–3391, 2010     

一维金属氧化物的制备及其修饰

一维金属氧化物纳米材料由于其特殊的结构和性质而倍受关注,通过负载、填充或包裹等修饰方法可以进一步提高和改善其性能。本文综述了一维金属氧化物的一些应用以及制备方法,并对一维金属氧化物的修饰方法以及进展进行了评述。     

阴离子荧光化学传感器新进展

本文主要介绍自2004年以来阴离子荧光化学传感器的最新进展.按照受体分子和阴离子的作用类型来分类,包括以氢键或静电作用键合阴离子的受体（胺和酰胺类、脲和硫脲类、五元杂环类和其他类型）、路易斯酸和含金属的荧光受体以及反应型化学传感器.     

Pyrenyl Excimers Induced by the Crystallization of POSS Moieties: Spectroscopic Studies and Sensing Applications

An ester (PBPOSS) of 1‐pyrenebutyric acid (PBA) and 1‐(2,3‐propanediol)propoxy‐3,5,7,9,11,13,15‐isobutylpentacyclo‐[9.5.1.1(3,9).1(5,15).1(7,13)]octasiloxane (a polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS) is synthesized by simple one‐step esterification. Thin films of PBPOSS fabricated by the spin‐coating technique exhibit strong excimer emissions of visible light. Upon exposure to the vapours of nitroaromatic compounds, including trinitro‐ toluene and dinitrotoluene, the films show fast fluorescence quenching. The high performance of these gas sensors is due to the high excimer contents and good vapour permeability of the PBPOSS films. Spectroscopic studies indicate that the crystallization of the POSS moieties in PBPOSS films induce the formation of pyrenyl excimers.     

壳聚糖固体聚合物电池用膜

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，具有良好的成膜性、生物相容性、环保以及价格低廉等特点。作为一种碱性高分子膜材料，近年来已成为聚电解质研究领域中的研究热点。本文综述了壳聚糖固体聚合物电池用膜的研究现状，其改性工艺主要包括共混、化学改性、质子酸掺杂、无机盐掺杂等方法，比较了各种工艺处理后壳聚糖固体聚合物电解质膜的性能差异，并就壳聚糖固体聚合物电解质膜中离子传导机理中有待解决的问题进行探讨，并提出了进一步改进壳聚糖固体聚合物电解质膜性能的研究思路。     

界面组装金属-多卟啉阵列结构及其纳米晶

金属-多卟啉阵列结构在模拟自然界的光合作用过程、太阳能的转换及研制配位聚合物纳米材料方面具有重要的理论意义和应用前景.本文综述了近年来在气液和固液界面上组装金属-多卟啉阵列结构,在液液界面上组装金属-多卟啉纳米晶和金属-卟啉/三嗪复合配位纳米管的方法;介绍了溶液相的金属离子的组成、卟啉环结构和成膜方式对多卟啉阵列结构中卟啉环的吸收和荧光光谱的影响规律,以及金属离子外层电子轨道的特征如何影响液液界面形成的纳米晶的形貌和结构.     

Sensing the glass transition in thin and ultrathin polymer films via fluorescence probes and labels

Fluorescence was used to characterize the glass transition in thin and ultrathin supported polymer films with common chromophores. The temperature dependence of the fluorescence intensity exhibits a transition or break upon cooling from the rubbery state to the glassy state, and this is identified as the glass transition. A variety of chromophores are investigated including pyrene, anthracene, and phenanthrene either as dopants, covalently attached to the polymer as a label, or both. The particular choice of the chromophore as well as the nature of the attachment, in the case of labels, have significant impact on the success of this method. Problematic cases include those in which the excited‐state chromophore undergoes significant photochemistry in addition to fluorescence or those in which the particular attachment of the chromophore as a label may allow for conformational interactions that affect the fluorescence quantum yield in a nontrivial way. Polymers that have an intrinsic fluorescence unit, for example, polystyrene, may allow for the fluorescence sensing of the glass transition without added dopants or labels. Finally, it is demonstrated that this technique holds promise for the study of the glass transition in polymer blends and within specific locations in multilayer films. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 40: 2745–2758, 2002