同濟大學MOFs納米熒光探針研究再獲重要進展

　　隨著人類活動和工農(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，對人類的生活和生態(tài)環(huán)境造成了極嚴重的影響。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)時間長、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技術，對于環(huán)境污染風險防控、保護人體健康及生態(tài)環(huán)境，都有著至關重要的作用。而要建立水體污染性離子的快速檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)多組分污染離子同時檢測的傳感器不可或缺。

　　近年來，熒光檢測方法因其靈敏度高、檢出限低、準確性好、操作簡單等優(yōu)點在分析物檢測方面得到了迅速的發(fā)展。我?；瘜W科學與工程學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、器件及傳感應用上取得了一系列重要的進展，近期提出通過稀土離子功能化構造多發(fā)光中心，利用其不同光響應行為實現(xiàn)光傳感的系統(tǒng)策略，提供了基于MOFs材料構建傳感器的新方法，為實現(xiàn)多組分污染離子的同時檢測提供了簡單、經(jīng)濟且實用的技術手段。

　　該課題組在將稀土離子成功組裝到金屬有機骨架(MOFs)后，利用稀土離子優(yōu)異的發(fā)光性能和MOFs獨特的結構特性設計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)。為適應復雜的水體環(huán)境增加傳感器的實際應用性，近日課題組嘗試將離子識別與邏輯運算相結合，成功實現(xiàn)了水體中多種污染性離子(Hg2+, Ag+, S2-)的同時檢測，構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移及骨架結構的差異調(diào)節(jié)多種發(fā)光中心(B485，G530，R614)構建邏輯網(wǎng)絡，并通過該邏輯網(wǎng)絡實現(xiàn)以離子濃度為輸入的模糊邏輯運算(FLS, y = f(x?))。此模糊邏輯模型處理了離子濃度與熒光強度之間非線性關系的不確定性從而實現(xiàn)多組分共存中離子的定量檢測。相關研究成果“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家獎學金，和氏璧獎學金，同濟大學優(yōu)秀學生等獎項，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算的相結合提供了可行的設計理念，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，該方法及其相關技術手段簡單、經(jīng)濟且實用。該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目(21571142)的資助。