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    上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所:在薄膜熒光傳感器研究方面取得進(jìn)展

    時間:2025/3/16閱讀:149
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    近日,上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究人員在薄膜熒光傳感器研究方面取得進(jìn)展。該研究為制備優(yōu)異的薄膜熒光傳感器提供了有效策略,對熒光傳感與氣體吸附的協(xié)同過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與理論計(jì)算闡釋。

    近年來,薄膜熒光傳感器在氣體傳感領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,因具有較高的靈敏度、響應(yīng)性和選擇性,是目前前景的痕量物質(zhì)檢測技術(shù)之一。然而,多數(shù)熒光敏感材料存在聚集熒光淬滅(ACQ)效應(yīng)和光漂白現(xiàn)象,使得滿足實(shí)際應(yīng)用要求的熒光傳感材料并不多見。這限制了熒光敏感材料在氣體檢測方面的應(yīng)用,亟待開發(fā)用于氣體傳感的新型高性能敏感材料。針對薄膜有機(jī)熒光探針材料面臨的固態(tài)熒光量子效率差、光穩(wěn)定性差等問題,研究人員將有機(jī)熒光客體搭載到金屬有機(jī)框架(MOF)中,開發(fā)了一種對氣體分析物具有高靈敏度、高選擇性、高穩(wěn)定性的新型主客體式薄膜熒光氣體傳感器,為構(gòu)建滿足不同需求的薄膜熒光傳感器提供了靈活的方法。

    該工作以ACQ分子Me4BOPHY-1作為被封裝有機(jī)客體,采用簡單的固相合成方法嵌入金屬有機(jī)框架ZIF-8中,通過調(diào)整負(fù)載比例調(diào)節(jié)其熒光發(fā)射特性。MOFs(ZIF-8)為客體分子提供了各種納米空腔,從而減少了熒光分子的自聚集,有效克服Me4BOPHY-1的ACQ效應(yīng)。負(fù)載不同比例的客體后,分子的固態(tài)熒光量子效率從0.76%提升到19.72%。進(jìn)一步,研究實(shí)現(xiàn)了對神經(jīng)毒劑沙林的模擬物氯磷酸二乙酯的氣相識別。


    MEMS懸臂梁吸附研究表明,主客體嵌入式MOF傳感器對待測氣體的預(yù)富集賦予了探針優(yōu)異的氣體傳感能力,響應(yīng)時間可達(dá)3 s,檢測限低至1.13 ppb。MOF的籠化效應(yīng)提高了對于分析物的選擇性,Me4BOPHY-1 ZIF-8對干擾性氣體HCl的響應(yīng)明顯變?nèi)酰@在以前的文獻(xiàn)報(bào)道中是不可避免的。此外,有機(jī)金屬框架結(jié)構(gòu)的“籠化效應(yīng)"還確保了傳感器良好的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。有機(jī)熒光分子的熱分解溫度從200℃升至527℃,且在激發(fā)光波段的激光持續(xù)4800 s的照射下仍能保持初始熒光強(qiáng)度。

    來源:傳感器專家網(wǎng)


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