超灵敏荧光传感器通过调节识别位点密度检测有毒沙林气体

识别位点密度调控策略的设计示意图。图片来源：窦新存教授团队

沙林（异丙基甲基氟膦酸酯）是《禁止化学武器公约》管制的有机磷神经毒剂，可通过呼吸系统、皮肤或眼睛进入人体，通过抑制乙酰胆碱酯酶麻痹中枢神经系统，进而导致死亡。因此，对痕量沙林的快速灵敏检测对安全防护和环境保护至关重要。

由于沙林毒性极强，其使用受到严格管控，研究人员通常使用氯磷酸二乙酯（DCP）作为更安全的模拟物。常见的荧光检测方法利用 DCP 的强亲电性，通过羟基肟、亚胺等识别位点引发荧光猝灭来识别目标物。但该方法易受光漂白、酸性等环境因素影响，应用场景受限。

现有研究大多针对液态 DCP，而实际场景中气态 DCP 的检测需求更为迫切。因此，开发兼具高灵敏度、抗干扰性和快速响应能力，适用于液态和气态 DCP 检测的新型传感材料仍是重大挑战。

为解决这一问题，中国科学院新疆理化技术研究所窦新存教授团队提出了一种识别位点密度调控策略，实现了对气态 DCP 的超灵敏特异性荧光传感。相关成果发表于《分析化学》期刊，揭示了调节席夫碱材料识别位点密度和比表面积的重要性 —— 该方法可同时提升材料对气态 DCP 的吸附能力和碰撞效率。

研究中，团队通过调控分子链长度，设计合成了一系列零背景荧光席夫碱材料（FDBA、DFDBA、DFDBA-POP），其 C=N 键作为识别位点的密度可通过分子结构调控。实验表明，增加 C=N 键密度和比表面积能显著提升与 DCP 的碰撞效率，缩短响应时间。

当 C=N 键密度达到 3.86×1021/cm3 且比表面积为 128.5 m2/g 时，DFDBA-POP 对目标分析物展现出优异的传感性能：对气态 DCP 的响应时间仅 1 秒，且在盐酸等 15 种结构类似干扰物存在时仍保持高选择性。此外，团队通过制备 DFDBA-POP 固态传感器，验证了其对气态 DCP 的实际识别能力。

研究人员指出，DFDBA-POP 的设计策略为定制具有特定传感功能的有机多孔聚合物提供了新思路，也为开发用于检测和区分结构性质相似的痕量有害物质的固态传感器提供了先进模型。

更多信息：白华藏脑武等，《席夫碱有机多孔聚合物的识别位点密度调控及其对气态 DCP 的超灵敏特异性荧光传感》，《分析化学》（2025）。DOI: 10.1021/acs.analchem.5c01087

期刊信息：《分析化学》

来源：中国科学院

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