窦新存团队基于电荷精细调控获得快速高灵敏比色-荧光双模传感试剂体系

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危化品、易制爆原料以及爆炸物的现场快速检测对维护国家安全和区域稳定、保障经济快速发展具有至关重要的现实意义。乙二胺作为重要的工业原料及烈性炸药的制作原料，已被公安部列入《危险化学品目录》，其快速、高灵敏现场检测对维护公共安全具有重要意义。
       中国科学院新疆理化技术研究所窦新存团队长期致力于痕量危化品检测方法研究，在危爆品、特别是非制式爆炸物的高灵敏、快速、识别检测原理和器件设计方面发展了系列新的解决方案（Adv. Mater. 2020, 32, 1907043、Adv. Sci. 2020, 2002991）。近期在痕量乙二胺气氛的现场可视化检测方面取得进展，提出了一种基于电荷调控高灵敏可视化分析检测新策略，成功实现了痕量乙二胺气氛的现场可视化检测。

        科研人员从荧光产生机制角度出发，以硫醇取代的芳香杂环化合物为分子模型，通过硫醇结构调控，重点研究分子本征物理量如何影响其光学性能变化。研究发现，硫醇为巯基丁二酸时，模型分子具有最强的荧光发射，这归因于其具有的强供电子能力，增加了荧光激发轨道重叠程度，从而提升了激发态的振子强度。基于该电荷调控策略获得的最佳试剂体系对乙二胺溶液、气氛均表现出优异的比色-荧光双模响应，检测限低至42 nM（溶液）、3.2 ppm（气氛），响应时间为2 s内，且对常见的伯胺类（如多巴胺、氨水、肼等）、易制爆物品（如尿素、硝酸盐、铵盐、汽油等）、环境潜在共存物（氯化汞、醋酸铅等）等29种物质均具有良好的抗干扰性能。在此基础上，结合团队自主研发的XJ-TW-011痕量易制爆物品手持式空气采样探测仪（公沪检202240234），实现了模拟场景中乙二胺气氛的半定量分析和实时监测。该研究提出的分子电荷精细调控提升荧光性能策略，不仅可为光学探针分子的定制设计提供指导，为乙二胺涉及的工业泄露及暴恐事件预警提供有效的解决方案，还有望应用于传感、成像、催化、太阳能电池等相关领域。
       相关研究成果发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition），新疆理化技术研究所为唯一完成单位，硕士生柯于雷和刘媛博士为共同第一作者，导师祖佰祎研究员和团队负责人窦新存研究员为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院从0到1原始创新及自治区等项目的资助。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203358
         文章来源：新疆理化所
       窦新存，新疆理化所研究员。2009年7月以优异的成绩从中科院固体物理研究所毕业，获博士学位、中科院优秀博士论文奖和中科院院长奖优秀奖。目前在新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院及能源研究院从事纳米材料太阳能电池方面的研究工作。窦新存致力于发展新型纳米热电材料、半导体光电材料、器件组装优化以及开发等方面的研究，并取得了一系列的科研成果。2011年他曾应邀撰写英文专著Crystal Growth: Theory, Mechanisms and Morphology（Nova Publishers）中的一个章节。