近日，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測(cè)團(tuán)隊(duì)在高靈敏快速比色-熒光雙模檢測(cè)典型氧化劑的研究獲得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在analytical chemistry上。

高錳酸鉀(kmno4)、次氯酸鈉(naclo)等典型氧化劑是代表性非制式爆炸物原料，而過量排放會(huì)造成環(huán)境污染。因此，開展氧化劑的高靈敏、高選擇性、現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和分析對(duì)維護(hù)國(guó)家公共安全與環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

有機(jī)光學(xué)探針因具有結(jié)構(gòu)可調(diào)、官能團(tuán)多樣、發(fā)光效率高、反應(yīng)快、識(shí)別位點(diǎn)特異等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于典型氧化劑檢測(cè)。目前，相關(guān)研究集中在調(diào)控探針結(jié)構(gòu)增強(qiáng)單個(gè)目標(biāo)物檢測(cè)性能方面，如何通過探針設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氧化劑的同時(shí)區(qū)分檢測(cè)頗具挑戰(zhàn)。

中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測(cè)團(tuán)隊(duì)基于kmno4和naclo皆可氧化雙鍵，以及氧化能力和反應(yīng)機(jī)制不同的特征，提出了基于d-π-a(電子給體-π共軛橋-電子受體)結(jié)構(gòu)的“一箭雙雕”探針分子設(shè)計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)kmno4和naclo的比色-熒光雙模區(qū)分識(shí)別。

研究基于多氰基呋喃(tcf)中甲基易與醛基進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)生成雙鍵的特點(diǎn)，以自身含有碳碳雙鍵的tcf為拉電子基，以對(duì)二甲氨基苯甲醛為推電子基，設(shè)計(jì)制備了tcf基d-π-a型比色-熒光探針分子(dma-cn)。由于kmno4可以同時(shí)打斷tcf和π共軛橋中的碳碳雙鍵，而naclo僅可以打斷π共軛橋中的碳碳雙鍵，進(jìn)而生成具有不同光學(xué)性質(zhì)的產(chǎn)物，從而產(chǎn)生不同的比色和熒光信號(hào)。

研究發(fā)現(xiàn)，dma-cn對(duì)kmno4的熒光-比色檢測(cè)限分別達(dá)60 nm和 91 nm，而對(duì)naclo的熒光-比色檢測(cè)限達(dá)13 nm和214 nm，響應(yīng)時(shí)間均<1 s，并對(duì)10余種干擾物具有良好的選擇性。與已報(bào)道的熒光探針檢測(cè)方案相比較，該成果在檢測(cè)限、響應(yīng)速度與選擇性方面均具有優(yōu)勢(shì)。

此外，研究還通過將設(shè)計(jì)的熒光探針與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合，制備了納米纖維素紙基傳感器，并用于實(shí)際環(huán)境中痕量kmno4和naclo的準(zhǔn)確、快速、可視化識(shí)別。該研究為環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)管控和爆炸物檢測(cè)等領(lǐng)域熒光傳感原理探針分子的高效設(shè)計(jì)及應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃和新疆維吾爾自治區(qū)等的支持。新疆大學(xué)科研人員參與研究。