環(huán)球網(wǎng)

12月18日消息，據(jù)《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）報道稱，近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院在新型金屬有機框架（MOF）復(fù)合納米纖維傳感器的設(shè)計、制備，及痕量水高靈敏實時檢測方面取得進展。

精準(zhǔn)測量痕量水是環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)展高靈敏、快速響應(yīng)的水分傳感器，對提升技術(shù)水平、保障質(zhì)量安全、節(jié)約能源資源具有重要作用。但是，在ppb級極低濃度下，水分子信號微弱，且其強極性與吸附性導(dǎo)致水分傳感器響應(yīng)與恢復(fù)速度緩慢，難以滿足工業(yè)應(yīng)用的快速、實時檢測的應(yīng)用需求。

據(jù)介紹，研究通過一步水熱合成策略，制備出具有內(nèi)在雙色熒光特性的MIL-101-NH2金屬有機框架材料，避免了環(huán)境和其他有機溶劑的干擾，還可以觀察到痕量水引發(fā)的熒光顏色變化，并實現(xiàn)了可視化檢測。

該研究發(fā)現(xiàn)，將鑭系金屬離子和BDC-NH2作為前驅(qū)體材料引入MOFs結(jié)構(gòu)中，鑭系金屬離子的特征紅熒光可以通過天線效應(yīng)得到增強。配體—水結(jié)構(gòu)利于激發(fā)態(tài)下從給體單元到受體單元的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，削弱天線效應(yīng)，呈現(xiàn)出配體的藍(lán)色熒光。因此，所制備的熒光傳感體系展現(xiàn)出較低的檢測限。

在此基礎(chǔ)上，研究將該MOF材料與羧甲基纖維素相結(jié)合，通過原位生長方式，構(gòu)筑了高性能MOFs@纖維素納米纖維膜傳感器。該傳感器在水分檢測中表現(xiàn)出高靈敏度、可視化熒光檢測與快速響應(yīng)能力。研究同時融入了深度學(xué)習(xí)算法，提升了檢測的準(zhǔn)確度與靈敏度，為智能傳感系統(tǒng)的優(yōu)化提供了新思路。

據(jù)悉，上述研究為開發(fā)具有可調(diào)光學(xué)特性的功能化納米纖維傳感器，提供了可靠、經(jīng)濟、環(huán)保的新途徑，在環(huán)境監(jiān)測、防偽技術(shù)與智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。（青云）