【仪表网 研发快讯】实现神经毒剂的高灵敏、特异性检测是维护国家安全、保护生命健康的重要途径，亦是分析检测领域中的一个极具挑战性的难题。近年来，中国科学院新疆理化技术研究所在神经毒剂传感材料设计、结构调控及传感机理挖掘等方面已取得了显著进展(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)。
近年来，金属有机框架材料(MOF)因具有丰富的拓扑结构、较大的比表面积、良好的尺寸筛分作用、丰富的识别位点和可调的配体分子结构、构建多发光中心容易等特点，逐渐成为气体分子荧光传感领域的新兴材料。然而，目前基于MOF材料设计实现痕量神经毒剂检测的相关研究仍然较少。近期，团队以发展沙林的高灵敏、抗酸干扰、荧光可视化传感方法为导向，首次提出了基于旋转抑制发射原理的沙林检测策略：以咔唑基团作为沙林的主要识别位点、1,3,6,8-四苯甲酸-咔唑为有机配体、镧系金属铕(Eu)为金属节点，利用咔唑基配体与Eu的天线效应，构建了具有红色荧光发射的咔唑基镧系金属有机框架材料(Eu-CTTB-MOF)。基于理论计算和实验双重验证，证实了Eu-CTTB-MOF对DCP的检测机制为旋转抑制发射机制，具体为：DCP与咔唑基Eu-CTTB-MOF通过多重氢键及疏水作用结合，有效限制了配体分子中苯环的旋转，降低了非辐射跃迁能量耗散，从而实现了DCP从红色到蓝色的比率荧光检测。基于此，该MOF对DCP展现出优异的检测性能：检测限低至纳摩尔级，响应时间为1 s，检测结果不受易挥发有机物、DCP结构类似物和酸等18种潜在干扰物的影响，并可实现对真实神经毒剂沙林的可视化检测。在此基础上，构建了Eu-CTTB-MOF单颗粒膜器件，并搭载到团队研制的气氛探测仪中，实现了模拟环境中DCP及干扰物HCl气氛的区分识别。本研究不仅为旋转抑制发射型镧系金属有机框架荧光传感材料的探索提供了新的见解，更为痕量神经毒剂沙林的传感识别策略开辟了新的途径。
相关研究成果以“Exactly Restricting the Phenyl Ring Rotation in Metal-Organic Framework for Ultra-Sensitive and Specific Ratiometric Fluorescent Sensing of Sarin”为题发表于Aggregate，并被选为期刊内封面，硕士研究生吕聪为第一作者，中国科学院新疆理化技术研究所祖佰祎研究员为通讯作者。该研究工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青促会、新疆天山创新团队等项目资助。
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