Recentment, el Laboratori de Tecnologia de Detecció de l'Institut de Microsistemes i Tecnologia de la Informació de Xangai, l'Acadèmia Xinesa de Ciències (SIIST) ha fet importants avenços en la investigació de sensors fluorescents de pel·lícula prima. Aquest treball proporciona una estratègia eficaç per a la preparació d'excel·lents sensors fluorescents de pel·lícula prima, i verifica experimentalment i calcula teòricament el procés sinèrgic de detecció de fluorescència i adsorció de gasos.
En els últims anys, els sensors fluorescents de pel·lícula prima han jugat un paper crucial en el camp de la detecció de gasos, especialment en el camp de la detecció de riscos socials com explosius, agents nerviosos i drogues. A causa de la seva alta sensibilitat, capacitat de resposta i selectivitat, són una de les tecnologies més prometedores per a la detecció de substàncies traces. Tanmateix, la majoria dels materials sensibles a la fluorescència pateixen un efecte de extinció de fluorescència agregada (ACQ) i un fenomen de fotoblanqueig, cosa que fa que els materials de detecció fluorescents que compleixin els requisits de les aplicacions pràctiques siguin rars. Això limita molt l'aplicació de materials sensibles fluorescents en la detecció de gasos i hi ha una necessitat urgent de desenvolupar nous materials sensibles d'alt rendiment per a la detecció de gasos. Tenint com a objectiu els problemes de la poca eficiència quàntica de la fluorescència en estat sòlid i la mala fotoestabilitat als quals s'enfronten els materials de la sonda fluorescent orgànica de pel·lícula prima, els investigadors van desenvolupar un nou tipus de sensor de gas fluorescent de pel·lícula prima hoste-host amb alt 3S (sensibilitat, selectivitat, estabilitat). ) per a analits de gas posant un convidat fluorescent orgànic a un marc orgànic-metall (MOF), que va proporcionar un mètode flexible per construir sensors fluorescents de pel·lícula prima per satisfer diferents necessitats. enfocament flexible.
En aquest treball, la molècula ACQ Me4BOPHY-1 es va utilitzar com a convidat orgànic encapsulat, que es va incrustar en un marc metall-orgànic ZIF-8 mitjançant un mètode senzill de síntesi en fase sòlida i les seves característiques d'emissió de fluorescència. es van ajustar ajustant la relació de càrrega. Els MOF (ZIF-8) van proporcionar a la molècula convidada un Els MOF (ZIF-8) proporcionen diverses nanocavitats per a les molècules convidades, reduint així l'autoagregació de fluorescents molècules i superant eficaçment l'efecte ACQ de Me4BOPHY-1. L'eficiència quàntica de fluorescència en estat sòlid (QY) de la molècula es va incrementar de 0,76% a 19,72% amb diferents proporcions de molècules convidades. A més, es va aconseguir la identificació en fase gasosa del dietil clorofosfat (DCP), un anàleg de l'agent nerviós sarin (figura 1).
Figura 1. Millora de l'eficiència quàntica de fluorescència i el rendiment de detecció de sondes de molècules petites fluorescents orgàniques mitjançant estructures incrustades host-host.
Els estudis d'adsorció de feixos en voladís MEMS han demostrat que el pre-enriquiment del sensor MOF incrustat host-host per al gas a mesurar va dotar la sonda d'una excel·lent capacitat de detecció de gas, amb un temps de resposta de fins a 3 s i un límit de detecció tan baix. com 1,13 ppb. A més, l'efecte engabia del MOF millora la selectivitat de l'analit i el Me4BOPHY-1＠ZIF-8 és altament selectiu per al gas interferent HCl. -8 és significativament més feble en resposta al gas interferent HCl, que era inevitable a la literatura anterior. Mentrestant, l'"efecte gàbia" de l'estructura del marc organometàl·lic també garanteix la bona fotoestabilitat i estabilitat tèrmica del sensor. La temperatura de descomposició tèrmica de les molècules organofluorescents es va augmentar de 200 graus a 527 graus, i la intensitat de fluorescència inicial es va mantenir fins i tot després de 4800 s d'irradiació làser a la banda d'excitació. En resum, l'estratègia de disseny incrustat en l'objecte proporciona un sensor de gas fluorescent de pel·lícula prima amb 3S elevats (sensibilitat, selectivitat i estabilitat) per als analits de gas i ofereix un mètode flexible per construir sensors fluorescents de pel·lícula prima per satisfer diferents necessitats. Es proposa una estratègia de disseny avançada per a sensors fluorescents de pel·lícula prima amb aplicacions prometedores en la detecció de gasos perillosos (figura 2).
Figura 2. El sensor MOF incrustat hoste-hoste realitza una síntesi alta 3S (sensibilitat, selectivitat, estabilitat)
El primer autor del treball és Zhengqi Shen, estudiant de màster del nostre institut, i els autors corresponents són Yanyan Fu, investigador, Jiangong Cheng, i Min Tu, un jove investigador. El treball també va comptar amb l'assistència del jove investigador Kai Qi, l'associat del projecte Xiuyun Jiang i el professor Zhiyong Fan de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Hong Kong. El treball relacionat va comptar amb el suport del Programa Nacional de Recerca i Desenvolupament Clau del Ministeri de Ciència i Tecnologia (2022YFB3203500, 2021YFB3200800), la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina (62022085, 62301544, 618391021, 222012, i la Comissió de Ciència i Tecnologia de Xangai). (22QA1410800).
