【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】熒光分子識別是化學(xué)傳感、生物分析與法醫(yī)鑒定的重要技術(shù)，但其檢測精度受復(fù)雜環(huán)境下材料本底熒光干擾、信噪比不足的嚴(yán)重制約，現(xiàn)有研究多集中于信號放大與單一結(jié)構(gòu)剛性化增強(qiáng)發(fā)光，忽略了通過系統(tǒng)性構(gòu)象調(diào)控抑制本底熒光的核心作用，且目前缺乏多級結(jié)構(gòu)維度的構(gòu)象調(diào)控平臺與構(gòu)象–發(fā)光–傳感性能的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)研究。基于此，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所科研團(tuán)隊通過從小分子、聚合物到共價有機(jī)框架(COFs)的遞進(jìn)式結(jié)構(gòu)調(diào)控，逐級限制分子構(gòu)象自由度，以達(dá)到從本質(zhì)上降低本底熒光、提升信噪比的目的，為構(gòu)建高保真、高性能熒光傳感體系提供全新的通用設(shè)計思路。
 

　　科研團(tuán)隊提出了通過改變?nèi)桨啡〈鶄€數(shù)實現(xiàn)材料維度演變與逐步構(gòu)象抑制以調(diào)控背景本征熒光和傳感響應(yīng)性能的酰腙基傳感材料設(shè)計策略。具體而言，基于激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移(ESIPT)機(jī)制，以1H-咪唑-4,5-二甲酰肼和含有不同醛基個數(shù)的三苯胺衍生物為基本構(gòu)筑模塊，通過席夫堿反應(yīng)設(shè)計并合成了具有不同結(jié)構(gòu)維度的酰腙基傳感材料，隨著三苯胺單元上取代基個數(shù)從1增加至3，可分別形成零維離散分子DPA-IDA、一維線性聚合物DFTA-IDA及二維共價有機(jī)框架TFPA-IDA COF材料。為了探究逐級構(gòu)象抑制與信噪比提升的內(nèi)在規(guī)律，選取全球濫用嚴(yán)重的新型精神活性物質(zhì)FUB-INACA作為典型檢測對象，系統(tǒng)研究了不同維度材料中構(gòu)象自由度對本征發(fā)光行為和目標(biāo)物檢測性能的影響。結(jié)果表明，隨著材料維度由零維向二維逐步提升，其幾何結(jié)構(gòu)由線性向極度彎曲演變，體系的構(gòu)象限域效應(yīng)顯著增強(qiáng)，ESIPT過程被抑制，熒光強(qiáng)度降低50%，與合成大麻素FUB-INACA作用后分別呈現(xiàn)熒光降低、熒光增強(qiáng)、熒光點亮的現(xiàn)象。進(jìn)一步研究表明，其響應(yīng)機(jī)制由零維體系中的PET熒光猝滅，轉(zhuǎn)變?yōu)槎S體系中抑制ESIPT并協(xié)同觸發(fā)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的熒光增強(qiáng)。其中，具有極低基線發(fā)射的零背景熒光二維TFPA-IDA COF對合成大麻素FUB-INACA表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光響應(yīng)性能，熒光增強(qiáng)幅度高達(dá)5421.95%(54.22倍)，檢出限低至1.3 nM，響應(yīng)時間< 1 s。
 

　　在此基礎(chǔ)上，結(jié)合3D打印與絲網(wǎng)印刷技術(shù)構(gòu)筑了三層結(jié)構(gòu)微流控傳感芯片，實現(xiàn)了復(fù)雜樣本中合成大麻素FUB-INACA的抗干擾、可視化篩查，為理性設(shè)計零背景熒光傳感材料實現(xiàn)復(fù)雜樣品中危險化學(xué)物質(zhì)的高靈敏、高信噪比檢測提供了研究方案。
 

　　相關(guān)研究成果以“Stepwise Conformational Restriction of Acylhydrazone-Based Molecules for High Signal-to-Noise Fluorescent Recognition of Synthetic Cannabinoid FUB-INACA”為題發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所為唯一單位，碩士研究生張亞丹、博士研究生程旭為共同第一作者，竇新存研究員與蔡珍珍研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金面上、中國科學(xué)院重點部署、新疆自治區(qū)杰出青年等項目的資助。
 

　　引用：新疆理化所在維度驅(qū)動構(gòu)象抑制提升傳感信號信噪比方面取得進(jìn)展 中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所【引用時間：2026年5月30日】