近期，化学领域国际权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）发表了中国科学院新疆理化技术研究所窦新存研究员团队以Electronic Tuning in Reaction-based Fluorescent Sensing for Instantaneous and Ultrasensitive Visualization of Ethylenediamine为题的研究成果。该成果开发了一种基于电荷调控高灵敏可视化分析检测新策略，硕士生柯于雷和刘媛博士为共同第一作者，窦新存研究员和祖佰祎研究员为共同通讯作者。
危化品、易制爆原料以及爆炸物的现场快速检测对维护国家安全和区域稳定、保障经济快速发展具有至关重要的现实意义。乙二胺（ethylenediamine，EDA）作为重要的工业原料被广泛应用于医药、石油、精细化工等行业；然而，乙二胺作为爆炸物的成分之一，与硝基甲烷以一定比例简单混合便可制得皮卡汀尼液体炸药（Picatinny liquid explosive，PLX），其爆炸威力强于三硝基甲苯（trinitrotoluene，TNT），曾被用于韩国KAL858航班恐怖袭击事件。自2002年起，乙二胺被我国公安部列入《危险化学品目录》。因此，实现对乙二胺的高灵敏、快速检测，对保障其安全使用意义重大，尤其是对遏制相关爆炸恐怖袭击发生具有重要的现实价值。
该团队以乙二胺具有的两个端位伯胺基团为切入口，精细调控邻苯二甲醛(o-phthalaldehyde, OPTA)/硫醇试剂体系中硫醇结构，结合量子化学计算，系统研究了不同硫醇结构对试剂体系与乙二胺反应的产物的系列本征物理参数和光学性能影响。通过研究发现，硫醇结构推/拉电子能力与产物荧光发射性能具有重要影响，并建立了电荷转移能力与荧光发射轨道重叠程度、振子强度之间的关联关系。基于该调控思路，OPTA/巯基丁二酸（MSA）试剂体系对乙二胺溶液、气氛均表现出优良的比色-荧光双模响应，其不仅充分展现出高灵敏度，检测限低至42 nM（溶液）和3.2 ppm（气氛），而且对乙二胺的响应极为迅速，响应时间约2 s。此外，对其他伯胺类（如铵盐、氨水、肼等）和环境潜在共存（如尿素、硝酸盐、汽油等）的29种物质均无响应，充分证明该试剂体系具有快速、高灵敏和高特异的检测性能。同时，结合团队自主创新研发的XJ-TW-011痕量易制爆物品手持式空气采样探测仪（公沪检202240234），实现了对模拟场景中乙二胺气氛的半定量分析、实时监测。
图 基于分子电荷调控的乙二胺高灵敏可视化现场检测方案
这一项研究成果不仅为光学分子调控设计提供了新的视角并拓宽了定制化试剂体系的应用领域，更为重要的是，为乙二胺涉及的工业泄露及暴恐事件预警提供了有效解决方案。
论文信息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203358
Electronic Tuning in Reaction-based Fluorescent Sensing forInstantaneous and Ultrasensitive Visualization of Ethylenediamine
Yulei Ke1, Yuan Liu1, Baiyi Zu*,Da Lei, Guangfa Wang, Jiguang Li, Wenfei Ren, and Xincun Dou*
Angewandte Chemie International Edition, 2022, DOI:10.1002/anie.202203358
导师介绍：
窦新存，中国科学院新疆理化技术研究所，研究员/博导，国家高层次人才计划（2019）入选者。2004、2009年于华东师范大学和中科院固体所分获学士和博士学位。2009-2011年于新加坡南洋理工大学从事博士后研究。现任爆炸物安全科学自治区重点实验室主任。长期致力于痕量爆炸物检测方法研究，在爆炸物的高灵敏、快速、识别检测原理和器件设计方面发展了系列新的解决方案，相关进展发表在Adv. Mater.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.等国际期刊。攻克了痕量爆炸物检测系列关键技术，授权中国发明专利30余项，成功研发8项爆炸物现场检测分析装备并规模化应用于反恐维稳及大型活动，部分装备入选国家“十三五”科技成就展，以第一完成人获得2020年度新疆科技进步一等奖、第九届新疆青年科技奖（2019）、中国仪器仪表学会青年科技奖（2016）等奖励。曾入选中科院引进国外杰出人才计划、首批天山领军人才、新疆百名高层次人才引进计划、新疆自治区杰青等人才计划。
祖佰祎，中国科学院新疆理化技术研究所，研究员/博导，主要从事可视化识别材料与器件研究。在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Small、Anal. Chem.等国际著名期刊发表文章20余篇，授权中国发明专利17项，获国家及公安部检验报告4份。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、自治区重点研发计划课题、自治区自然科学基金重点项目等15项。入选国家自然科学基金新疆联合基金本地青年（2020年）、中国科学院青年创新促进会成员（2018年）、新疆杰出青年科技人才（2018年）等。获新疆科技进步一等奖（2020年度，第二完成人）和中国仪器仪表学会科技进步二等奖（2020年，第三完成人）。
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