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饱和烷烃荧光气相传感识别研究获重要进展

发布者:张伟  发布时间:2018-01-11 11:15:29  浏览:

  

  气味识别是专业嗅爆犬、缉毒犬和疾病诊断犬的基本工作模式。针对专用犬饲养、训练和使用困难等问题,以及探雷、反恐等对高灵敏探测技术和设备的重大需求,美国国防高等研究计划署(DARPA)在上世纪末启动了著名的“电子狗鼻计划”。在此计划成功实施的基础上,2007年DARPA又启动了“真鼻计划”,同年,美国国土安全局(DHS)启动了与之相关的“Cell-All”计划,2014年DARPA还启动了极具影响的“A2P”,亦即“原子到产品”计划。这些计划的实施部分得益于荧光技术的运用。荧光探测具有灵敏度高、信号多样、不涉及放射性源、仪器设备相对简单、操作使用方便等优点,已经发展成为继离子迁移谱之后,国际公认的有望替代嗅爆犬、缉毒犬和疾病诊断犬的新一代微痕量气相探测技术。

  基于嗅觉的荧光探测必须建立在高性能敏感薄膜材料之上。在过去的二十年里,我院房喻教授研究组一直致力于荧光敏感薄膜材料的创新制备、薄膜器件化、器件阵列构建研究,培养了包括1名全国百篇优博论文获得者、1名国家博新计划入选者,以及4名陕西省优博论文获得者在内的优秀人才,发展了一系列荧光敏感薄膜材料,研制了爆炸物、毒品等有害物质高性能传感器和探测仪器,实现了技术转移。产品在G20峰会、博鳌论坛、外国元首接待,以及中央军委、乌干达总统府、深圳地铁等重大活动或重要场所安全保卫中发挥了重要作用。

  饱和烷烃是一类重要的信号物质,在消化系统、呼气系统某些疾病,特别是肺癌的早期诊断,油气资源的普查勘探中具有重要的意义。然而,饱和烷烃化学性质稳定,也缺乏光电活性,这就使得其原位在线高灵敏探测变得十分困难。针对这一挑战,房喻教授小组创造性将非平面荧光单元引入薄膜结构,制备了富含“分子通道”的荧光薄膜阵列,利用内聚能差异,薄膜通道的体积选择、极性选择,以及传感单元荧光量子产率的溶剂依赖性等,在自行搭建的系统上实现了对饱和烷烃的气相高灵敏选择性快速识别和检测。对肺癌标示物正戊烷的检测灵敏度可达3.7 ppm以下,系统响应速度小于1 s,且可实现稳定重复使用,有望在肺癌早期诊断中获得应用。该工作近期在化学领域顶级期刊《Chemical Science》上在线全文发表。论文第一作者为我院2016级博士研究生祁彦宇同学,合作者包括硕士研究生徐文君、康蕊,本科生丁南南,物理学与信息技术学院硕士研究生王烨蕾,以及西安交通大学的何刚教授等,通讯作者为房喻教授。

  该研究工作得到了国家自然科学基金(21527802, 21673133),“111”引智计划(B14041)和学校“博士研究生自由探索”项目(2016TS050)的支持。




  检索:Chemical Science, 2018, DOI: 10.1039/C7SC05243J

  网址链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c7sc05243j#!divAbstract




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