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2019-07-08
氧气检测在生物医学、食物存储、真空技术等领域非常重要。氧气检测通常采用电化学技术，存在输出信号与氧浓度非线性、响应慢、受潮气影响、和低灵敏度等缺点。近年来，有机室温磷光（RTP）材料由于其低毒性、低成本、长寿命、大Stokes位移和良好加工性能备受关注。RTP材料三线态和氧气分子存在较强相互作用，是一种潜在的氧气传感材料。然而，为了抑制三线态非辐射跃迁，长寿命RTP材料中平面芳环大都通过面对面 (face-to-face) π-π stacking排列，这种堆叠方式虽然有效增强了磷光强度，却严重阻碍了氧气分子的扩散，所以RTP材料用于氧气检测鲜有报道。
掺杂聚合物膜对氧气响应
针对上述科学瓶颈，中山大学材料科学与工程学院梁国栋教授课题组设计了一种全新的有机RTP分子，与面对面 (face-to-face) π-π stacking堆叠不同，该分子晶体中芳环以独特的肩并肩 (side-by-side)共面方式排列，晶体中存在大量氧气分子自由穿梭的孔洞，与氧气分子接触后，其RTP猝灭。该化合物掺杂的聚合物薄膜继承了其RTP特性，对氧气非常敏感。随着氧含量增加，薄膜从紫蓝色变成深蓝色，同时RTP寿命急剧下降，用于氧气的可视化定量检测。相关成果以“Long‐Lived Room‐Temperature Phosphorescence for Visual and Quantitative Detection of Oxygen” 为题发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201906312。论文的第一作者为周裕生硕士研究生和秦玮研究员，通讯作者为梁国栋教授。该工作得到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906312
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