識別位點密度調(diào)控策略的設計示意圖。圖片來源：竇新存教授團隊

沙林（異丙基甲基氟膦酸酯）是《禁止化學武器公約》管制的有機磷神經(jīng)毒劑，可通過呼吸系統(tǒng)、皮膚或眼睛進入人體，通過抑制乙酰膽堿酯酶麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進而導致死亡。因此，對痕量沙林的快速靈敏檢測對安全防護和環(huán)境保護至關重要。

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

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

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

研究中，團隊通過調(diào)控分子鏈長度，設計合成了一系列零背景熒光席夫堿材料（FDBA、DFDBA、DFDBA-POP），其 C=N 鍵作為識別位點的密度可通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控。實驗表明，增加 C=N 鍵密度和比表面積能顯著提升與 DCP 的碰撞效率，縮短響應時間。

當 C=N 鍵密度達到 3.86×1021/cm3 且比表面積為 128.5 m2/g 時，DFDBA-POP 對目標分析物展現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能：對氣態(tài) DCP 的響應時間僅 1 秒，且在鹽酸等 15 種結(jié)構(gòu)類似干擾物存在時仍保持高選擇性。此外，團隊通過制備 DFDBA-POP 固態(tài)傳感器，驗證了其對氣態(tài) DCP 的實際識別能力。

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

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

期刊信息：《分析化學》

來源：中國科學院