基于超分子体系的新型荧光化学传感及其应用基础研究

Design and fabrication of molecules and materials with fluorescent chemosensing function have drawn a lot of attentions for molecule recognition, ion recognition and detection of environmental conditions. In this project, several intramolecular charge transfer compounds and intramolecular proton transfer compounds will be synthesized as fluorescent chemosensers. The sensor compounds will also be organized to supramolecular systems or dendrimers to enhance the sensing ability with the supramolecular characteristics, for the fluorescent detection of fluoride anion in pure water solution, pressure and temperature. The model devices of fluoride anion with high selectivity and high sensitivity and pressure fluorescent probes will be obtained. Novel thermo-induced fluorescence changing materials for wide temperature range to detect the temperature of large area, dynamic flow and micro samples will also be developed. All the results and materials will provide new theoretical and experimental evidences for the fabrication of novel fluorescent chemosensor with spectacular functions.

设计并制备具有化学荧光传感功能的化合物分子和材料，对特定分子（离子）进行专一识别、对环境条件进行探测的研究已经成为化学研究领域的一个重要分支。本项目将通过分子设计，合成得到几种具有对环境条件敏感性质的分子内电荷转移化合物和分子内质子转移化合物，考察它们在不同条件下的光谱行为。利用超分子作用机理，将这些环境敏感化合物制备成特殊结构的聚集体和树枝状高分子，研究超分子体系中的特殊相互作用，并利用这些特殊作用扩大体系对环境的敏感程度，实现在水相中对氟离子、压力和温度的荧光传感检测。制备出具有对氟离子高选择性和高灵敏性的离子识别荧光传感模型器件；制备出对压力敏感的压力传感体系，用于对压力的荧光检测；制备出对温度具有宽范围响应的热致光变材料和模型器件，用于大面积、动态和微区的温度探测。研究结果将为设计和制备具有特殊功能的新型荧光化学传感器提供新的理论依据和实验证据。

本项目研究通过设计合成具有特定光物理性质和环境条件敏感性的化合物分子，结合超分子相互作用构筑了多种荧光化学传感体系，从新的角度阐述超分子相互作用在荧光传感中的作用机理和应用，取得主要成果包括：基于三芳基硼、四苯基乙烯、芘等发色团的聚合物负载的和树枝形结构的荧光温度传感体系；水凝胶及纳米水凝胶负载的荧光化学传感体系，实现了对氟离子、细胞内pH值、巯基化合物等物种的专一灵敏传感；超分子作用增强的小分子荧光传感体系，实现了对温度、氟离子、细胞器pH值、ATP、巯基化合物、多巴胺、甲醛等目标物种和环境条件的灵敏传感；用于检测酶功能、蛋白-蛋白相互作用的荧光化学传感探针；以及一系列具有特定光物理和光化学转换性质的超分子体系。在国内外有影响力的学术期刊发表论文50篇，申请中国发明专利25件，获授权15件。