同濟(jì)大學(xué)MOFs納米熒光探針研究再獲重要進(jìn)展

　　隨著人類活動(dòng)和工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，生活、農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢水日益增多，對(duì)人類的生活和生態(tài)環(huán)境造成了極嚴(yán)重的影響。在各種環(huán)境污染事故中，水污染發(fā)生的頻率一直處于首位。由于污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、污染隱蔽性及不可生物降解，離子污染已成為水環(huán)境安全中最突出的問題。因此，建立水體污染性離子的快速檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)防控、保護(hù)人體健康及生態(tài)環(huán)境，都有著至關(guān)重要的作用。而要建立水體污染性離子的快速檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)多組分污染離子同時(shí)檢測(cè)的傳感器不可或缺。

　　近年來，熒光檢測(cè)方法因其靈敏度高、檢出限低、準(zhǔn)確性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在分析物檢測(cè)方面得到了迅速的發(fā)展。我?；瘜W(xué)科學(xué)與工程學(xué)院閆冰教授課題組一直從事稀土光功能雜化材料和微納固體的研究工作，在光功能集成、器件及傳感應(yīng)用上取得了一系列重要的進(jìn)展，近期提出通過稀土離子功能化構(gòu)造多發(fā)光中心，利用其不同光響應(yīng)行為實(shí)現(xiàn)光傳感的系統(tǒng)策略，提供了基于MOFs材料構(gòu)建傳感器的新方法，為實(shí)現(xiàn)多組分污染離子的同時(shí)檢測(cè)提供了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的技術(shù)手段。

　　該課題組在將稀土離子成功組裝到金屬有機(jī)骨架(MOFs)后，利用稀土離子優(yōu)異的發(fā)光性能和MOFs獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)了多種單一污染性離子和分子的熒光探針(Chem. Commun. 2015, 51, 7737-7740、14509-14512; 2016, 52, 2265-2268. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 8514-8521. Nanaoscale, 2016, 8, 2881-28861、2047-12053. J. Mater Chem. A 2017, 5, 2215-2223. Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1603856等)。為適應(yīng)復(fù)雜的水體環(huán)境增加傳感器的實(shí)際應(yīng)用性，近日課題組嘗試將離子識(shí)別與邏輯運(yùn)算相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了水體中多種污染性離子(Hg2+, Ag+, S2-)的同時(shí)檢測(cè)，構(gòu)筑了智能分子搜索器。該工作利用富含吡啶氮原子的UMOFs通過配位后合成的方式引入稀土離子(Eu3+)，在與各種離子的作用中因能量轉(zhuǎn)移及骨架結(jié)構(gòu)的差異調(diào)節(jié)多種發(fā)光中心(B485，G530，R614)構(gòu)建邏輯網(wǎng)絡(luò)，并通過該邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)以離子濃度為輸入的模糊邏輯運(yùn)算(FLS, y = f(x?))。此模糊邏輯模型處理了離子濃度與熒光強(qiáng)度之間非線性關(guān)系的不確定性從而實(shí)現(xiàn)多組分共存中離子的定量檢測(cè)。相關(guān)研究成果“Intelligent Molecular Searcher from Logic Computing Network Based on Eu(III) Functionalized UMOFs for Environmental Monitoring” 發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Advanced Functional Materials》(Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700247, 期刊影響因子11.382)上。論文第一作者為課題組博士生許曉玉，她曾獲得兩次博士研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金，和氏璧獎(jiǎng)學(xué)金，同濟(jì)大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生等獎(jiǎng)項(xiàng)，以第一作者發(fā)表一區(qū)論文7篇，二區(qū)論文3篇，其中3篇一區(qū)論文為ESI高被引論文。

　　以上研究為熒光傳感與分子邏輯運(yùn)算的相結(jié)合提供了可行的設(shè)計(jì)理念，為MOFs基的稀土光功能雜化材料在傳感上的器件化提供了新的制備和組裝方法，該方法及其相關(guān)技術(shù)手段簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且實(shí)用。該研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(21571142)的資助。