第一作者：姜翔宇
通訊作者：張錫奇、吳雨辰
通訊單位：中科院理化所
研究亮點(diǎn)：
1．聚合物/AIE熒光氣體傳感器靈敏度高于傳統(tǒng)熒光傳感器。
2．調(diào)控聚合物結(jié)構(gòu)可提高傳感器的特異性識(shí)別性能。
揮發(fā)性有機(jī)物嚴(yán)重危害環(huán)境和人類健康，因此對(duì)有機(jī)氣體的識(shí)別和檢測具有重要意義。傳統(tǒng)熒光氣體傳感器是利用波長移動(dòng)型熒光染料來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的檢測，由于熒光分子相互作用較弱，使得傳感器具有較低的靈敏度和較差的特異性識(shí)別性能。
有鑒于此，中科院理化所江雷院士團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合聚合物和聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）分子，在不對(duì)稱浸潤性界面上限域構(gòu)建聚合物/AIE熒光微米線陣列作為氣體傳感器，利用聚合物溶脹誘導(dǎo)光強(qiáng)變化實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)氣體的高靈敏和特異性檢測。
圖1. 一維聚合物/AIE熒光微米線陣列構(gòu)建
聚合物/AIE熒光氣體傳感器具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、靈敏度高于傳統(tǒng)熒光傳感器的優(yōu)勢(shì)。研究人員通過理論計(jì)算揭示了熒光傳感器對(duì)氣體檢測的機(jī)理，并且利用現(xiàn)有商品化聚合物或AIE材料構(gòu)建傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同有機(jī)氣體的識(shí)別，證明方法具有普適性。更為重要的是，通過調(diào)控聚合物側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，可特異性識(shí)別并準(zhǔn)確區(qū)分性質(zhì)相似的有機(jī)氣體。理論模擬表明聚合物和氣體分子之間相互作用大小符合相似相容原理。
圖2. 聚合物/AIE熒光氣體傳感器機(jī)理
圖3. 聚合物/AIE熒光微米線性能研究
圖4. 傳感器陣列區(qū)分不同氣體及特異性識(shí)別相似氣體
總之，本文首次提出基于聚合物溶脹誘導(dǎo)光強(qiáng)變化機(jī)理，構(gòu)建聚合物/AIE熒光氣體傳感器，為探索新型、高靈敏、以及具有優(yōu)異特異性識(shí)別性能的熒光氣體傳感器提供新思路。
參考文獻(xiàn)：
Jiang X, Gao H, Zhang X, et al. Highly-sensitive optical organic vapor sensor through polymeric swelling induced variation offluorescent intensity[J]. Nature Communications, 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-06101-8
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06101-8
