【儀表網 研發快訊】實現神經毒劑的高靈敏、特異性檢測是維護國家安全、保護生命健康的重要途徑，亦是分析檢測領域中的一個極具挑戰性的難題。近年來，中國科學院新疆理化技術研究所在神經毒劑傳感材料設計、結構調控及傳感機理挖掘等方面已取得了顯著進展(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, 202400453，Adv. Funct. Mater. 2025, 2425082，ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 25722，Cell Rep. Phys. Sci. 2025, 6, 102721等)。
近年來，金屬有機框架材料(MOF)因具有豐富的拓撲結構、較大的比表面積、良好的尺寸篩分作用、豐富的識別位點和可調的配體分子結構、構建多發光中心容易等特點，逐漸成為氣體分子熒光傳感領域的新興材料。然而，目前基于MOF材料設計實現痕量神經毒劑檢測的相關研究仍然較少。近期，團隊以發展沙林的高靈敏、抗酸干擾、熒光可視化傳感方法為導向，首次提出了基于旋轉抑制發射原理的沙林檢測策略：以咔唑基團作為沙林的主要識別位點、1,3,6,8-四苯甲酸-咔唑為有機配體、鑭系金屬銪(Eu)為金屬節點，利用咔唑基配體與Eu的天線效應，構建了具有紅色熒光發射的咔唑基鑭系金屬有機框架材料(Eu-CTTB-MOF)。基于理論計算和實驗雙重驗證，證實了Eu-CTTB-MOF對DCP的檢測機制為旋轉抑制發射機制，具體為：DCP與咔唑基Eu-CTTB-MOF通過多重氫鍵及疏水作用結合，有效限制了配體分子中苯環的旋轉，降低了非輻射躍遷能量耗散，從而實現了DCP從紅色到藍色的比率熒光檢測。基于此，該MOF對DCP展現出優異的檢測性能：檢測限低至納摩爾級，響應時間為1 s，檢測結果不受易揮發有機物、DCP結構類似物和酸等18種潛在干擾物的影響，并可實現對真實神經毒劑沙林的可視化檢測。在此基礎上，構建了Eu-CTTB-MOF單顆粒膜器件，并搭載到團隊研制的氣氛探測儀中，實現了模擬環境中DCP及干擾物HCl氣氛的區分識別。本研究不僅為旋轉抑制發射型鑭系金屬有機框架熒光傳感材料的探索提供了新的見解，更為痕量神經毒劑沙林的傳感識別策略開辟了新的途徑。
相關研究成果以“Exactly Restricting the Phenyl Ring Rotation in Metal-Organic Framework for Ultra-Sensitive and Specific Ratiometric Fluorescent Sensing of Sarin”為題發表于Aggregate，并被選為期刊內封面，碩士研究生呂聰為第一作者，中國科學院新疆理化技術研究所祖佰祎研究員為通訊作者。該研究工作獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青促會、新疆天山創新團隊等項目資助。
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