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荧光共轭聚合物的化学传感原理

时间:2014-05-12来源:本站

    当被检测的分子与发色团分子相互作用时,发色团的密度会出现相应的增加或减少,或者发射波长有相应的化。这时,只有同被检测物质相互作用发色团被淬灭,而其它剩余的发色团会继续发出荧光。当被检测的分子(发光体)的单个光子被发色团吸引后,会引起一系列的链反应,这种反应会淬灭很多发色团的荧光。

    由于多数爆炸物都是含有多硝基的芳香化合物,这种多硝基的结构决定了这些化合物具有缺电子的特性,是良好的电子受体。因此当它们与富电子的电子给体相互靠近时,它们可以通过光引发的电子转移过程从富电子的共轭聚合物接受电子,从而实现共轭聚合物的荧光淬灭。共轭聚合物受光激发,基态电子吸引一个光子跃迁到激发态,形成激子,激子可沿共轭主链移动。遇到芳硝基化合物后电子转移到缺电子的芳硝基化合物中的空轨道,随后再以无辐射跃迁的形式转移回聚合物基态轨道,造成荧光淬灭。如图2(电子转移荧光淬灭)所示,对淬灭前后聚合物的荧光光谱进行对比,便可得知淬灭物(爆炸物)的存在和种类。目前所开发的爆炸物传感材料就是基于这一荧光淬灭以及共轭聚合物利用能量迁移实现信号放大机理。

    在溶液状态下,共轭聚合物的分子间能量传递主要发生在分子聚集体中。而在分子聚集体内部,由于分子间距离较小,激子甚至可以在分子间“跳跃”,由此被检测物所造成的传感信号得以获得进一步的的放大,如图3所示。在材料的本体聚集态条件下,当传感材料以固体膜状态被加以运用时,聚合物分子间的能量传递过程同样可以进行,并促进信号放大效应的产生,从而大大提高传感灵敏度。

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