紙質(zhì)傳感器對不同表面梯恩梯含量變化的可視化顯色效果

　　在國家自然科學(xué)基金委、中國-新加坡國際合作重點項目的支持下，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能所張忠平研究員和王素華研究員(中科院“百人計劃”)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊，針對包裹表面痕量爆炸物及時、現(xiàn)場檢測這一極具挑戰(zhàn)性的難題，利用量子點優(yōu)越的光學(xué)性質(zhì)，通過對其表面進(jìn)行爆炸物梯恩梯的識別功能化，設(shè)計并構(gòu)建了可視化紙質(zhì)傳感器。相關(guān)研究結(jié)果申報了國家發(fā)明專利，并在國際著名化學(xué)期刊《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc.)上發(fā)表。

　　探測可疑包裹、郵件和恐怖分子隱藏在身上的炸藥一直是國際反恐和公共安全領(lǐng)域高度關(guān)注的課題。由于硝基爆炸物具有低蒸氣壓和高爆炸性，目前機(jī)場安檢主要依賴離子遷移譜和X射線衍射裝備，但難以做到快速、及時和低成本的探測。智能所課題組研究人員設(shè)計構(gòu)建了雙發(fā)射波長的量子點比率熒光探針。探針的綠色熒光易受梯恩梯的影響發(fā)生淬滅，而紅色熒光不受影響，從而發(fā)生從綠色到紅色的顯色反應(yīng)。科研人員利用指紋提取技術(shù)，進(jìn)一步研發(fā)出了方便操作的梯恩梯指示試紙。當(dāng)信封、合成纖維、包裹、橡皮等表面黏附肉眼看不見的梯恩梯殘留微粒時，用這種試紙簡單擦拭即可顯示顏色變化，靈敏度達(dá)到5納克/平方毫米。

　　這項工作得到《美國化學(xué)會志》評審人的高度評價，認(rèn)為“該工作的思想具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性，為爆炸物的現(xiàn)場快速檢測提供了新手段，是一項優(yōu)秀和重要的研究工作”。

　　此外，課題組研究人員之前還利用量子點表面配體取代效應(yīng)構(gòu)筑出對有機(jī)磷農(nóng)藥高度敏感的熒光開關(guān)，實現(xiàn)了對農(nóng)產(chǎn)品中0.1 ppb級有機(jī)磷農(nóng)殘的快速檢測，該相關(guān)成果發(fā)表在美國化學(xué)會期刊《分析化學(xué)》(Anal. Chem.)上，已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。