اخیراً، آزمایشگاه فناوری سنجش مؤسسه میکروسیستم‌ها و فناوری اطلاعات شانگهای، آکادمی علوم چین (SIIST) پیشرفت‌های مهمی در تحقیق حسگرهای فلورسنت لایه نازک داشته است. این کار یک استراتژی موثر برای تهیه حسگرهای فلورسنت لایه نازک عالی ارائه می‌کند و به طور تجربی فرآیند هم‌افزایی سنجش فلورسانس و جذب گاز را تأیید و به‌طور نظری محاسبه می‌کند.
در سال‌های اخیر، سنسورهای فلورسنت لایه نازک نقش مهمی در زمینه سنجش گاز، به‌ویژه در زمینه سنجش خطرات اجتماعی مانند مواد منفجره، عوامل عصبی و مواد مخدر داشته‌اند. به دلیل حساسیت، پاسخگویی و گزینش پذیری بالایی که دارند، یکی از امیدوارکننده ترین فناوری ها برای تشخیص مواد ردیابی هستند. با این حال، اکثر مواد حساس به فلورسنت از اثر خاموش کردن فلورسانس تجمعی (ACQ) و پدیده سفیدکننده نور رنج می برند، که باعث می شود مواد حسگر فلورسنت که الزامات کاربردهای عملی را برآورده می کنند، نادر باشند. این امر کاربرد مواد حساس فلورسنت را در تشخیص گاز بسیار محدود می کند و نیاز فوری به توسعه مواد حساس جدید با کارایی بالا برای سنجش گاز وجود دارد. محققان با هدف مشکلات راندمان کوانتومی فلورسانس حالت جامد ضعیف و پایداری نور ضعیف ناشی از مواد پروب فلورسنت آلی لایه نازک، نوع جدیدی از حسگر گاز فلورسنت فیلم نازک میزبان-میهمان با 3S بالا (حساسیت، انتخاب پذیری، پایداری) توسعه دادند. ) برای آنالیت های گاز با استفاده از یک مهمان فلورسنت آلی بر روی یک چارچوب فلزی-آلی (MOF)، که روشی انعطاف پذیر برای ساخت حسگرهای فلورسنت لایه نازک برای برآوردن نیازهای مختلف ارائه می دهد. رویکرد انعطاف پذیر
در این کار، از مولکول ACQ Me4BOPHY-1 به عنوان یک مهمان آلی محصور شده استفاده شد، که با استفاده از روش سنتز فاز جامد ساده، و ویژگی‌های انتشار فلورسانس آن در چارچوب فلزی-آلی ZIF{3}} تعبیه شد. با تنظیم نسبت بارگذاری تنظیم شدند. MOFها (ZIF-8) مولکول مهمان را با یک مولکول مهمان ارائه می‌کنند. مولکول ها و غلبه موثر بر اثر ACQ Me4BOPHY-1. بازده کوانتومی فلورسانس حالت جامد (QY) مولکول از 0.76% به 19.72% با نسبت‌های مختلف مولکول‌های مهمان افزایش یافت. علاوه بر این، شناسایی فاز گاز دی اتیل کلروفسفات (DCP)، آنالوگ عامل عصبی سارین، به دست آمد (شکل 1).
شکل 1. افزایش کارایی کوانتومی فلورسانس و عملکرد سنجش پروب های مولکول کوچک فلورسنت آلی با استفاده از ساختارهای تعبیه شده میزبان-مهمان.
مطالعات جذب پرتو کنسول MEMS نشان داده است که غنی سازی از قبل حسگر MOF تعبیه شده میزبان-میهمان برای گازی که باید اندازه گیری شود، به کاوشگر توانایی سنجش گاز عالی، با زمان پاسخ تا 3 ثانیه و محدودیت تشخیص به همان میزان کم، داده است. به میزان 1.13ppb علاوه بر این، اثر قفس‌بندی MOF گزینش‌پذیری آنالیت را بهبود می‌بخشد و Me4BOPHY-1＠ZIF-8 به شدت در برابر گاز مداخله‌گر HCl انتخابی است. -8 در پاسخ به گاز مداخله گر HCl به طور قابل توجهی ضعیف تر است، که در ادبیات قبلی اجتناب ناپذیر بود. در همین حال، "اثر قفسی" ساختار چارچوب فلزی آلی نیز پایداری خوب نور و پایداری حرارتی سنسور را تضمین می کند. دمای تجزیه حرارتی مولکول‌های ارگانوفلورسانس از 200 درجه به 527 درجه افزایش یافت و شدت فلورسانس اولیه حتی پس از 4800 ثانیه تابش لیزر در باند تحریک حفظ شد. به طور خلاصه، استراتژی طراحی جاسازی شده سوژه-شی یک حسگر گاز فلورسنت لایه نازک با 3S بالا (حساسیت، انتخاب‌پذیری و پایداری) برای آنالیت‌های گاز ارائه می‌کند و روشی انعطاف‌پذیر برای ساخت حسگرهای فلورسنت لایه نازک برای برآوردن نیازهای مختلف ارائه می‌دهد. یک استراتژی طراحی پیشرفته برای سنسورهای فلورسنت لایه نازک با کاربردهای امیدوارکننده در سنجش گازهای خطرناک پیشنهاد شده است (شکل 2).
شکل 2. حسگر MOF تعبیه شده میزبان-میهمان سنتز بالای 3S (حساسیت، انتخاب پذیری، پایداری) را درک می کند.
نویسنده اول مقاله ژنگچی شن، دانشجوی کارشناسی ارشد موسسه ما، و نویسندگان متناظر یانیان فو، محقق، جیانگگونگ چنگ، و مین تو، محقق جوان هستند. این کار همچنین توسط محقق جوان Kai Qi، همکار پروژه Xiuyun Jiang و پروفسور Zhiyong Fan از دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ کمک شد. کار مرتبط توسط برنامه کلید ملی تحقیق و توسعه وزارت علوم و فناوری (2022YFB3203500، 2021YFB3200800)، بنیاد ملی علوم طبیعی چین (62022085، 62301544، 61831021، 298hai، و کمیسیون علوم و فناوری Shan) پشتیبانی شد. (22QA1410800).
