Recent, Laboratorul de Tehnologie Sensing al Institutului de Microsisteme și Tehnologia Informației din Shanghai, Academia Chineză de Științe (SIIST) a făcut progrese importante în cercetarea senzorilor fluorescenți cu peliculă subțire. Această lucrare oferă o strategie eficientă pentru prepararea unor senzori fluorescenți cu peliculă subțire excelente și verifică experimental și calculează teoretic procesul sinergic de detectare a fluorescenței și adsorbție de gaz.
În ultimii ani, senzorii fluorescenți cu peliculă subțire au jucat un rol crucial în domeniul detectării gazelor, în special în domeniul detectării pericolelor sociale, cum ar fi explozivii, agenții nervoși și medicamentele. Datorită sensibilității, receptivității și selectivității lor ridicate, acestea sunt una dintre cele mai promițătoare tehnologii pentru detectarea substanțelor în urme. Cu toate acestea, majoritatea materialelor sensibile fluorescente suferă de efectul de stingere a fluorescenței agregate (ACQ) și de fenomenul de fotoalbire, ceea ce face ca materialele de detectare fluorescente care îndeplinesc cerințele aplicațiilor practice să fie rare. Acest lucru limitează foarte mult aplicarea materialelor sensibile fluorescente în detectarea gazelor și există o nevoie urgentă de a dezvolta noi materiale sensibile de înaltă performanță pentru detectarea gazelor. Vizând problemele de eficiență cuantică slabă a fluorescenței în stare solidă și fotostabilitate slabă cu care se confruntă materialele cu sonde organice fluorescente cu peliculă subțire, cercetătorii au dezvoltat un nou tip de senzor de gaz fluorescent cu film subțire gazdă-oaspete cu 3S ridicat (sensibilitate, selectivitate, stabilitate). ) pentru analiți de gaz prin transferarea unui oaspete fluorescent organic pe un cadru metal-organic (MOF), care a furnizat o metodă flexibilă pentru construirea de senzori fluorescenți cu peliculă subțire pentru a satisface diferite nevoi. abordare flexibilă.
În această lucrare, molecula ACQ Me4BOPHY-1 a fost utilizată ca invitat organic încapsulat, care a fost încorporat într-un cadru metal-organic ZIF-8 folosind o metodă simplă de sinteză în fază solidă și caracteristicile sale de emisie de fluorescență au fost ajustate prin ajustarea raportului de încărcare. MOF-urile (ZIF-8) au furnizat moleculei invitate un MOF-urile (ZIF-8) asigură diferite nanocavități pentru moleculele invitate, reducând astfel autoagregarea fluorescentelor. molecule și depășind eficient efectul ACQ al Me4BOPHY-1. Eficiența cuantică a fluorescenței în stare solidă (QY) a moleculei a fost crescută de la 0,76% la 19,72% cu diferite rapoarte de molecule invitate. În plus, a fost realizată identificarea în fază gazoasă a clorofosfatului de dietil (DCP), un analog al agentului nervos sarin (Figura 1).
Figura 1. Îmbunătățirea eficienței cuantice a fluorescenței și a performanței de detectare a sondelor organice fluorescente cu molecule mici folosind structuri încorporate gazdă-oaspete.
Studiile de adsorbție a fasciculului în consolă MEMS au arătat că pre-îmbogățirea senzorului MOF încorporat gazdă-oaspete pentru gazul de măsurat a dotat sonda cu o capacitate excelentă de detectare a gazului, cu un timp de răspuns de până la 3 s și o limită de detecție la fel de scăzută. ca 1,13 ppb. În plus, efectul de aglomerare al MOF îmbunătățește selectivitatea analitului, iar Me4BOPHY-1＠ZIF-8 este foarte selectiv pentru gazul interferant HCl. -8 este semnificativ mai slab ca răspuns la gazul de interferență HCl, care a fost inevitabil în literatura anterioară. Între timp, „efectul de închidere” al structurii cadru organometalic asigură, de asemenea, o bună fotostabilitate și stabilitatea termică a senzorului. Temperatura de descompunere termică a moleculelor organofluorescente a fost crescută de la 200 de grade la 527 de grade, iar intensitatea inițială a fluorescenței a fost menținută chiar și după 4800 s de iradiere cu laser în banda de excitație. În rezumat, strategia de proiectare încorporată subiect-obiect oferă un senzor de gaz fluorescent cu peliculă subțire cu 3S ridicat (sensibilitate, selectivitate și stabilitate) pentru analiții de gaz și oferă o metodă flexibilă pentru construirea de senzori fluorescenți cu peliculă subțire pentru a satisface diferite nevoi. Este propusă o strategie avansată de proiectare pentru senzori fluorescenți cu peliculă subțire cu aplicații promițătoare în detectarea gazelor periculoase (Figura 2).
Figura 2. Senzorul MOF încorporat gazdă-oaspete realizează o sinteză 3S ridicată (sensibilitate, selectivitate, stabilitate)
Primul autor al lucrării este Zhengqi Shen, student la master al institutului nostru, iar autorii corespunzători sunt Yanyan Fu, cercetător, Jiangong Cheng, și Min Tu, un tânăr cercetător. Lucrarea a fost asistată și de tânărul cercetător Kai Qi, asociatul de proiect Xiuyun Jiang și prof. Zhiyong Fan de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong. Lucrarea aferentă a fost susținută de Programul național de cercetare și dezvoltare cheie al Ministerului Științei și Tehnologiei (2022YFB3203500, 2021YFB3200800), Fundația Națională de Științe Naturale din China (62022085, 62301544, 618391021, 2220128) și Comisia pentru Știință și Tehnologie din Shanghai. (22QA1410800).
