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- 新型有機(jī)化合物可作為高靈敏度氧傳感器
- 來(lái)源：考納斯理工大學(xué) 發(fā)表于 2025/10/10
立陶宛考納斯理工大學(xué)（KTU）的研究人員研發(fā)出一種新型有機(jī)化合物，可作為高靈敏度氧傳感器。這類(lèi)傳感器能精準(zhǔn)檢測(cè)環(huán)境中即便極微量的氧氣 —— 在氧氣濃度關(guān)乎過(guò)程成敗乃至生命安全的場(chǎng)景中，此類(lèi)信息至關(guān)重要。
該傳感器可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域：醫(yī)療方面，可用于診斷腫瘤缺氧（腫瘤周邊幾乎無(wú)氧氣的狀態(tài)）；食品工業(yè)中，能檢測(cè)包裝是否密封失效；生物技術(shù)領(lǐng)域，可精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程。此外，其性能可用肉眼直接觀察，且創(chuàng)紀(jì)錄的高靈敏度確保了檢測(cè)的快速性與可靠性。相關(guān)研究已發(fā)表在《Sensors and Actuators B: Chemical》期刊上。
無(wú)有毒化合物使用
磷光是分子受激發(fā)后進(jìn)入 “三重態(tài)” 這一特殊能量狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象。處于該狀態(tài)的分子發(fā)光持續(xù)時(shí)間比普通熒光更長(zhǎng)，而這種長(zhǎng)壽命發(fā)光對(duì)氧氣極為敏感：當(dāng)氧分子與受激發(fā)的分子接觸時(shí)，會(huì)捕獲后者的能量，從而抑制發(fā)光。
傳統(tǒng)上，人們會(huì)使用銥、鉑等重金屬配合物來(lái)產(chǎn)生磷光。“這些金屬價(jià)格昂貴，大幅增加了最終產(chǎn)品的成本。此外，它們的衍生物往往具有毒性，對(duì)環(huán)境有害。因此，在生物、醫(yī)療或食品工業(yè)等安全為首要考量的領(lǐng)域，這類(lèi)重金屬的使用存在明顯問(wèn)題。” 考納斯理工大學(xué)化學(xué)技術(shù)學(xué)院（CTF）的研究員古扎烏斯卡斯解釋道。
考納斯理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的替代方案，是以噻蒽衍生物為原料制成的傳感器。這類(lèi)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)硫原子，且具有獨(dú)特的彎曲非平面結(jié)構(gòu)。古扎烏斯卡斯博士補(bǔ)充道：“正是這些硫原子以及分子的特殊結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光�！�
創(chuàng)紀(jì)錄的靈敏度
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（通過(guò) Stern–Volmer 常數(shù)衡量）顯示，研發(fā)的化合物靈敏度創(chuàng)下紀(jì)錄。其中一種化合物的 Stern–Volmer 常數(shù)，在無(wú)金屬有機(jī)傳感器中躋身有史以來(lái)最高水平，這使其能可靠、快速地檢測(cè)到即便極微量的氧氣。
這種超高靈敏度為其開(kāi)辟了廣泛的應(yīng)用前景�！拔覀冋J(rèn)為其在醫(yī)療領(lǐng)域潛力巨大，目前正積極尋找合作伙伴，助力評(píng)估該材料的生物相容性，并探索其在細(xì)胞或組織研究中的應(yīng)用�！� 古扎烏斯卡斯表示。
這類(lèi)化合物可用于生物醫(yī)學(xué)傳感器和生物成像工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、組織或代謝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；也適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，用于測(cè)量水或空氣中的氧氣含量；還可應(yīng)用于食品和制藥行業(yè)的智能包裝，檢測(cè)產(chǎn)品包裝的完整性。此外，該材料還可適配安全油墨（需在特定條件下驗(yàn)證真?zhèn)危┘案黝?lèi)光電子設(shè)備。
研究人員指出，這類(lèi)化合物的合成過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單：依賴(lài)成熟的化學(xué)反應(yīng)，這意味著一旦反應(yīng)條件優(yōu)化完成，即可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
該研究是 “技術(shù)與物理科學(xué)卓越中心（TiFEC）” 項(xiàng)目的一部分，參與者包括拉薩・凱魯基埃內(nèi)博士及考納斯理工大學(xué)博士生盧卡斯・德維利斯。研究人員表示，這項(xiàng)成果并未開(kāi)辟全新的研究領(lǐng)域，但為現(xiàn)有領(lǐng)域設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。古扎烏斯卡斯堅(jiān)信，該發(fā)現(xiàn)有望為重大科學(xué)突破奠定基礎(chǔ)。
（信息來(lái)源：考納斯理工大學(xué)）
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