烷烴類化合物是重要的化工原料，易于揮發(fā)，易于燃燒，是工業(yè)生產(chǎn)安全的重要隱患。此外，小分子飽和烷烴是人體生理代謝的重要產(chǎn)物，作為消化道惡性病變的重要標(biāo)示物，在揮發(fā)組學(xué)研究中已經(jīng)廣受關(guān)注?？梢哉f，飽和烷烴氣體的原位、在線、高靈敏、高選擇、快速探測(cè)具有重要的意義。然而，飽和烷烴反應(yīng)活性低，光電惰性，高性能探測(cè)極具挑戰(zhàn)。
薄膜熒光傳感是繼離子遷移譜之后，業(yè)界公認(rèn)的有望替代嗅爆犬、緝毒犬和疾病診斷犬的新一代微痕量物質(zhì)氣相檢測(cè)技術(shù)。薄膜熒光傳感器能耗低、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)便攜。敏感薄膜材料創(chuàng)制和高性能化是獲得高性能熒光傳感器的關(guān)鍵，其核心又是高性能熒光傳感單元的設(shè)計(jì)合成。
近日，陜西師范大學(xué)房喻教授等人采用跨空間電荷轉(zhuǎn)移分子設(shè)計(jì)策略，合成了U形碳硼烷橋聯(lián)苝二酰亞胺-蒽二分體，以其作為傳感單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飽和烷烴類物質(zhì)的氣相高性能檢測(cè)。電子給體蒽與受體苝二酰亞胺間面對(duì)面的排列方式保證了分子內(nèi)跨空間電荷轉(zhuǎn)移過程的有效發(fā)生，導(dǎo)致該二分體呈現(xiàn)出顯著的熒光雙發(fā)射和溶致變色行為。借助超快瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，作者觀察到了二分體受光激發(fā)后隨溶劑極性增加而持續(xù)變化的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)過程。基于跨空間電荷轉(zhuǎn)移對(duì)微環(huán)境極性的獨(dú)特敏感性，該薄膜對(duì)烷烴氣體的存在表現(xiàn)出快速（~5 s）、靈敏（~10 ppm）和選擇性響應(yīng)。據(jù)此，作者創(chuàng)制了一種概念性薄膜熒光傳感器。該傳感器體積小（~3.7 cm3）、能耗低，可在常溫下工作。由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)飽和烷烴的原位在線監(jiān)測(cè)，有望滿足實(shí)際探測(cè)需要。 功能分子的U形非平面結(jié)構(gòu)有效避免了芳烴單元的緊密堆積，保證了傳感過程的高效傳質(zhì)。此外，跨空間電荷轉(zhuǎn)移這一發(fā)光本質(zhì)使得薄膜對(duì)微環(huán)境改變異常敏感，由此保障了敏感薄膜的高性能。這一實(shí)踐為熒光傳感單元的的理性設(shè)計(jì)提供了新的思路。 論文信息 Through-Space Charge Transfer: A New Way to Develop High Performance Fluorescence Sensing Film towards Optoelectronically Inert Alkanes Zhaolong Wang, Xinyu Gou, Qiyuan Shi, Ke Liu, Xingmao Chang, Gang Wang, Wenjun Xu, Simin Lin, Taihong Liu, and Yu Fang* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202207619
