基于双控荧光开关的NOR和OR分子逻辑门

合成了L-精氨酸蒽衍生物1, 考察了碱土及过渡金属离子对主体分子1荧光光谱的影响, 结果发现, 在中性水溶液条件下只有Cu2＋能有效地猝灭其荧光. 另外, 通过OH－/H＋和Cu2＋/乙二胺四乙酸(EDTA)均能对化合物1的荧光强度进行可逆性调控. 在此基础上, 我们以化合物1水溶液作为起始状态, 以OH－和Cu2＋为两化学输入, 构建了一个“或非”(NOR)分子逻辑门; 以1-Cu2＋水溶液体系作为起始状态, 以H＋和EDTA为两化学输入, 构建了一个“或”(OR)分子逻辑门.     

Inhibit化学逻辑门:基于Al3+和Fe3+的β-二酮荧光开关的研究

合成了1,3-二苯基-4-苯乙酰-5-吡唑酮(HDPP-PA)与Al^3 ,Fe^3 形成的配合物,通过元素分析、质谱、红外光谱、紫外-可见吸收、荧光光谱等测试方法,对其组成和结构进行了表征,发现Fe^3 能有效地减弱Al配合物的荧光,为此将HDPP-PA与Al^3 和Fe^3 组成一个具有INHIBIT操作功能的化学逻辑门。     

识别中性分子客体荧光传感和开关的研究进展

分子识别是超分子化学的核心概念,而荧光开关PET(photo-induced electron transfer)体系又是分子识别中的重要组成部分,是超分子化学和光物理学科相结合的成就.本文总结了近年来对中性客体分子的荧光传感和开关的研究进展.     

荧光分子开关的研究进展

荧光分子开关是超分子化学领域的研究热点之一,本文根据开关动作完成的方式对近年来研究的各类荧光分子开关进行了简要的归类总结,并介绍了一些具有特殊功能的荧光分子开关器件.     

基于色胺酮衍生物的阴离子探针和分子逻辑门

通过色胺酮与苯肼反应生成一种新型的腙类化合物.在该化合物的DMF溶液中,用含有不同阴离子的四丁基铵盐测试了其对阴离子的识别能力.实验结果表明,加入F-,AcO-和H2PO-4后,溶液由黄色立即变为橙色,而加入Cl-,Br-,I-,ClO-4,NO-3和HSO-4离子则无变化.通过核磁共振波谱证实了探针的识别机制,并设计了一个四输入的分子逻辑门.     

以DNA为模板的银纳米簇荧光检测及逻辑门的构建

以DNA为模板,合成了具有荧光性质的银纳米簇(DNA-Ag NCs),利用荧光光谱、紫外光谱和红外光谱等手段对其进行了表征.基于DNA-Ag NCs与离子相互作用时产生的荧光变化可实现对离子浓度的检测.实验结果表明,在最佳实验条件下,Ni²⁺及Hg²⁺的浓度与DNA-Ag NCs荧光强度呈线性关系;并验证了该荧光探针用于检测自来水样品中汞离子和镍离子的实用性.由于以DNA为模板的DNA-Ag NCs能够响应多种刺激,如Ni²⁺,S^2-,Hg²⁺和p H等,利用相应的荧光强度可构建多输入的DNA-Ag NCs逻辑门及其组合逻辑门.当荧光输出强度(I_output)>初始荧光强度(I_origin)时,设定输出为1,采用各种刺激及其组合作为输入,构建了YES,INH和组合的NOR与INH逻辑门.而只有当I_output≥I_origin时定义为输出为1,可建立NOT,NOR,组合的IMP加上NOR...     

含氧化还原活性基团的荧光分子开关构建与门

报道了一个基于光致电子转移(PET)机理的双稳态荧光分子开关,其中具有氧化还原活性的二茂铁基团作为荧光团蒽PET过程的氧化还原控制单元,通过双Schiff碱C=N键与蒽相连。研究了不同条件下蒽的荧光发射行为。以不同的化学试剂作为体系的输入信号,以不同的荧光发射强度作为输出信号,利用荧光分子开关的质子化反应和氧化反应实现了一个分子水平的逻辑功能。输入信号及其相应的输出结果在分子水平上符合数字逻辑与门的真值表。     

一种新型苝类荧光开关的构建及对H2O2与Vc分子的识别

以苝四酸酐为原料合成了新型的水溶性荧光分子——N,N’-二谷氨酸铵盐-3,4,9,l0-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDG),其结构经1 H NMR、IR证实.以顺磁性Fe3+和抗磁性Fe2+与PTCDG构建荧光开关,当以顺磁性的Fe3+存在时,荧光团和Fe3+之间发生PET效应,荧光猝灭,而当以抗磁性的Fe2+存在时,PE...     

MPT分子的荧光性质及其在实现逻辑功能中的应用

回顾了近年来作者在荧光分子开关的设计、合成、性质及其在数字信息处理中的应用等方面的研究进展．基于所制备的5-甲氧基-2-（2-吡啶基）-噻唑（2-MPT,1）及其系列衍生物具有荧光量子产率高、发光性质对所处化学环境敏感的基本特性,作者对相关体系的可控光谱性质进行了二进制的编码,实现了丰富的分子基二进制逻辑门和运算功能．结合微流芯片技术,对分子基数字信息处理系统的器件化进行了尝试．     

亲水性二芳基乙烯荧光分子开关的研究进展

二芳基乙烯荧光分子开关因具有优良的抗疲劳性和双稳态特征而被广泛地研究与应用,亲水化成为其作为荧光开关探针走向应用的关键点之一。本文综述了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关当前的研究进展,归纳了实现亲水性的几种重要途径和结构,分析了各种亲水化方法的优缺点,并着重介绍了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关作为荧光开关探针在化学传感、生物传感、生物成像以及超分辨成像等领域的应用现状,并指出当前应用研究中存在的一些问题,同时也对其未来的应用前景进行了展望。     

基于N-(9-蒽甲基)-L-组氨酸的NOR荧光逻辑门

合成了一个新的组氨酸衍生物, N-(9-蒽甲基)-L-组氨酸(1), 并对其进行了元素分析、电喷雾电离质谱(ESI-MS)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)等波谱表征. 考查了pH值及15种不同金属离子对其荧光强度的影响. 实验结果表明, 中性水溶液条件下, Zn2+和Cd2+能使体系荧光增强, 而Pb2+、Co2+、Hg2+、Ni2+和Cu2+等则使体系荧光有不同程度的猝灭.其中, Cu2+和Ni2+猝灭能力最强, 它们与化合物1均形成了物质的量比为1:2的配合物, 络合常数分别为2.88×10⁶和1.12×10⁶ L2·mol-2. Cu2+和Ni2+对化合物1的荧光猝灭为静态猝灭过程. 在此基础上, 以Cu2+和Ni2+作为两个输入信号, 以蒽的特征荧光发射作为输出信号, 构建了一个NOR荧光分子逻辑门.     

Reversible Multistimuli‐Response Fluorescent Switch Based on Tetraphenylethene–Spiropyran Molecules

Two tetraphenylethene (TPE)‐functionalized spiropyran (SP) molecules with very similar structure were designed and synthesized. The two molecules exhibit aggregation‐induced emission (AIE) properties, as well as multistimuli‐responsive color‐changing properties, such as photochromism and acidchromism. The investigation of their different photochromic and acidchromic characteristics and dual‐response fluorescent switch during isomerization indicated that the different link position between TPE and SP will significantly affect the extended π‐conjugated system, resulting in completely different photochromic and acidchromic properties.     

2,6-二苯甲酰胺吡啶盐酸盐选择性识别氟离子

制备了2,6-二苯甲酰胺吡啶盐酸盐（3）, 利用荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究了3对氟离子的选择性识别作用,氟离子可使3发生明显的荧光淬灭作用,并且溶液颜色也由无色变成黄绿色,实现了裸眼识别。利用Job法测定3与氟离子的结合比,发现主体化合物与氟离子形成1:1型络合物。采用Gaussian03软件模拟了3以及3与氟离子形成络合物的分子结构,发现3与氟离子通过(N-H) + ?F-和N-H ?F-两种氢键作用结合, 其中(N-H) + ?F-的氢键作用能力更强,增强了3对氟离子的识别能力。     

Controlled Logic Gates—Switch Gate and Fredkin Gate Based on Enzyme‐Biocatalyzed Reactions Realized in Flow Cells

Controlled logic gates, where the logic operations on the Data inputs are performed in the way determined by the Control signal, were designed in a chemical fashion. Specifically, the systems where the Data output signals directed to various output channels depending on the logic value of the Control input signal have been designed based on enzyme biocatalyzed reactions performed in a multi‐cell flow system. In the Switch gate one Data signal was directed to one of two possible output channels depending on the logic value of the Control input signal. In the reversible Fredkin gate the routing of two Data signals between two output channels is controlled by the third Control signal. The flow devices were created using a network of flow cells, each modified with one enzyme that biocatalyzed one chemical reaction. The enzymatic cascade was realized by moving the solution from one reacting cell to another which were organized in a specific network. The modular design of the enzyme‐based systems realized in the flow device allowed easy reconfiguration of the logic system, thus allowing simple extension of the logic operation from the 2‐input/3‐output channels in the Switch gate to the 3‐input/3‐output channels in the Fredkin gate. Further increase of the system complexity for realization of various logic processes is feasible with the use of the flow cell modular design.     

Novel Selective Receptor for SO2 Based on Molecular Recognition

A novel selective receptor for SO₂ containing pyridine-2,6-dimethylamine and pyrene units was investigated. This sensor exhibits remarkably photoluminescent quenching in the presence of SO₂ and is highly inert towards HCl and O₂, which typically affect the detection of SO₂ in industrial exhausts with common methods. Additionally, this SO₂ sensor can work in solid film as well, which is more relevant to materials applications in practice.     

席夫碱类高选择性氟离子化学传感器的研究

以邻羟基萘甲醛和水合肼合成了席夫碱类化合物荧光黄101(DHNA),在F-存在的情况下,其紫外可见光谱和荧光光谱都发生明显的变化,同时溶液颜色和荧光的变化可以通过肉眼直接观测到.在Cl-、Br-、1-、HSO4-、H2PO4-;等干扰离子存在的情况下,DHNA对F-具有良好的选择性.因此,荧光黄101可用于制备检测F-的高灵敏度颜色.荧光传感器.