實現(xiàn)神經(jīng)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(lǐng)域中的一個極具挑戰(zhàn)性的難題。近年來，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所在神經(jīng)毒劑傳感材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)調(diào)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(jié)構(gòu)、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(diào)的配體分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)建多發(fā)光中心容易等特點，逐漸成為氣體分子熒光傳感領(lǐng)域的新興材料。然而，目前基于MOF材料設(shè)計實現(xiàn)痕量神經(jīng)毒劑檢測的相關(guān)研究仍然較少。近期，團隊以發(fā)展沙林的高靈敏、抗酸干擾、熒光可視化傳感方法為導(dǎo)向，首次提出了基于旋轉(zhuǎn)抑制發(fā)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(jié)點，利用咔唑基配體與Eu的天線效應(yīng)，構(gòu)建了具有紅色熒光發(fā)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(zhuǎn)抑制發(fā)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(jié)合，有效限制了配體分子中苯環(huán)的旋轉(zhuǎn)，降低了非輻射躍遷能量耗散，從而實現(xiàn)了DCP從紅色到藍色的比率熒光檢測。基于此，該MOF對DCP展現(xiàn)出優(yōu)異的檢測性能：檢測限低至納摩爾級，響應(yīng)時間為1 s，檢測結(jié)果不受易揮發(fā)有機物、DCP結(jié)構(gòu)類似物和酸等18種潛在干擾物的影響，并可實現(xiàn)對真實神經(jīng)毒劑沙林的可視化檢測。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)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(xiàn)了模擬環(huán)境中DCP及干擾物HCl氣氛的區(qū)分識別。本研究不僅為旋轉(zhuǎn)抑制發(fā)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(jīng)毒劑沙林的傳感識別策略開辟了新的途徑。
 

 

　　相關(guān)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(fā)表于Aggregate，并被選為期刊內(nèi)封面，碩士研究生呂聰為第一作者，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)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(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青促會、新疆天山創(chuàng)新團隊等項目資助。