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Angew：陜西師大房喻院士課題組在光電惰性飽和烷烴熒光敏感薄膜創(chuàng)新制備方面取得重要進(jìn)展
來源：陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2022-07-22
導(dǎo)讀：近日，光子鼻與分子材料研究團(tuán)隊(duì)房喻院士課題組在光電惰性飽和烷烴熒光敏感薄膜創(chuàng)新制備方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》期刊（Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202207619），論文第一作者為陜西師范大學(xué)王朝龍博士，通訊作者為陜西師范大學(xué)房喻院士。
烷烴類化合物是重要的化工原料，易于揮發(fā)，易于燃燒，是工業(yè)生產(chǎn)安全的重要隱患。此外，小分子飽和烷烴是人體生理代謝的重要產(chǎn)物，作為消化道惡性病變的重要標(biāo)示物，在揮發(fā)組學(xué)研究中已經(jīng)廣受關(guān)注?？梢哉f，飽和烷烴氣體的原位、在線、高靈敏、高選擇、快速探測(cè)具有重要的意義。然而，飽和烷烴反應(yīng)活性低，光電惰性，高性能探測(cè)極具挑戰(zhàn)。薄膜熒光傳感是繼離子遷移譜之后，業(yè)界公認(rèn)的有望替代嗅爆犬、緝毒犬和疾病診斷犬的新一代微痕量物質(zhì)氣相檢測(cè)技術(shù)。薄膜熒光傳感器能耗低、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)便攜。敏感薄膜材料創(chuàng)制和高性能化是獲得高性能熒光傳感器的關(guān)鍵，其核心又是高性能熒光傳感單元的設(shè)計(jì)合成。近日，光子鼻與分子材料研究團(tuán)隊(duì)房喻院士課題組采用跨空間電荷轉(zhuǎn)移分子設(shè)計(jì)策略，合成了U形碳硼烷橋聯(lián)苝二酰亞胺-蒽二分體，以其作為傳感單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飽和烷烴類物質(zhì)的氣相高性能檢測(cè)。電子給體蒽與受體苝二酰亞胺間面對(duì)面的排列方式保證了分子內(nèi)跨空間電荷轉(zhuǎn)移過程的有效發(fā)生，導(dǎo)致該二分體呈現(xiàn)出顯著的熒光雙發(fā)射和溶致變色行為。借助超快瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，作者觀察到了二分體受光激發(fā)后隨溶劑極性增加而持續(xù)變化的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)過程?；诳缈臻g電荷轉(zhuǎn)移對(duì)微環(huán)境極性的獨(dú)特敏感性，該薄膜對(duì)烷烴氣體的存在表現(xiàn)出快速（~5 s）、靈敏（~10 ppm）和選擇性響應(yīng)。據(jù)此，作者創(chuàng)制了一種概念性薄膜熒光傳感器。該傳感器體積小（~3.7 cm3）、能耗低，可在常溫下工作。由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)飽和烷烴的原位在線監(jiān)測(cè)，有望滿足實(shí)際探測(cè)需要。功能分子的U形非平面結(jié)構(gòu)有效避免了芳烴單元的緊密堆積，保證了傳感過程的高效傳質(zhì)。此外，跨空間電荷轉(zhuǎn)移這一發(fā)光本質(zhì)使得薄膜對(duì)微環(huán)境改變異常敏感，由此保障了敏感薄膜的高性能。這一實(shí)踐為熒光傳感單元的的理性設(shè)計(jì)提供了新的思路。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202207619
參考資料：http://www.chem.snnu.edu.cn/neiye/show-13932.html
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