識(shí)別位點(diǎn)密度調(diào)控策略的設(shè)計(jì)示意圖。圖片來源：竇新存教授團(tuán)隊(duì)

沙林（異丙基甲基氟膦酸酯）是《禁止化學(xué)武器公約》管制的有機(jī)磷神經(jīng)毒劑，可通過呼吸系統(tǒng)、皮膚或眼睛進(jìn)入人體，通過抑制乙酰膽堿酯酶麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致死亡。因此，對(duì)痕量沙林的快速靈敏檢測(cè)對(duì)安全防護(hù)和環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。

由于沙林毒性極強(qiáng)，其使用受到嚴(yán)格管控，研究人員通常使用氯磷酸二乙酯（DCP）作為更安全的模擬物。常見的熒光檢測(cè)方法利用 DCP 的強(qiáng)親電性，通過羥基肟、亞胺等識(shí)別位點(diǎn)引發(fā)熒光猝滅來識(shí)別目標(biāo)物。但該方法易受光漂白、酸性等環(huán)境因素影響，應(yīng)用場(chǎng)景受限。

現(xiàn)有研究大多針對(duì)液態(tài) DCP，而實(shí)際場(chǎng)景中氣態(tài) DCP 的檢測(cè)需求更為迫切。因此，開發(fā)兼具高靈敏度、抗干擾性和快速響應(yīng)能力，適用于液態(tài)和氣態(tài) DCP 檢測(cè)的新型傳感材料仍是重大挑戰(zhàn)。

為解決這一問題，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所竇新存教授團(tuán)隊(duì)提出了一種識(shí)別位點(diǎn)密度調(diào)控策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感。相關(guān)成果發(fā)表于《分析化學(xué)》期刊，揭示了調(diào)節(jié)席夫堿材料識(shí)別位點(diǎn)密度和比表面積的重要性 —— 該方法可同時(shí)提升材料對(duì)氣態(tài) DCP 的吸附能力和碰撞效率。

研究中，團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控分子鏈長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)合成了一系列零背景熒光席夫堿材料（FDBA、DFDBA、DFDBA-POP），其 C=N 鍵作為識(shí)別位點(diǎn)的密度可通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控。實(shí)驗(yàn)表明，增加 C=N 鍵密度和比表面積能顯著提升與 DCP 的碰撞效率，縮短響應(yīng)時(shí)間。

當(dāng) C=N 鍵密度達(dá)到 3.86×1021/cm3 且比表面積為 128.5 m2/g 時(shí)，DFDBA-POP 對(duì)目標(biāo)分析物展現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能：對(duì)氣態(tài) DCP 的響應(yīng)時(shí)間僅 1 秒，且在鹽酸等 15 種結(jié)構(gòu)類似干擾物存在時(shí)仍保持高選擇性。此外，團(tuán)隊(duì)通過制備 DFDBA-POP 固態(tài)傳感器，驗(yàn)證了其對(duì)氣態(tài) DCP 的實(shí)際識(shí)別能力。

研究人員指出，DFDBA-POP 的設(shè)計(jì)策略為定制具有特定傳感功能的有機(jī)多孔聚合物提供了新思路，也為開發(fā)用于檢測(cè)和區(qū)分結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的痕量有害物質(zhì)的固態(tài)傳感器提供了先進(jìn)模型。

更多信息：白華藏腦武等，《席夫堿有機(jī)多孔聚合物的識(shí)別位點(diǎn)密度調(diào)控及其對(duì)氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感》，《分析化學(xué)》（2025）。DOI: 10.1021/acs.analchem.5c01087

期刊信息：《分析化學(xué)》

來源：中國(guó)科學(xué)院