【儀表網 儀表研發】比色法是通過比較或測量有色物質溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法。這是利用有色物質對特定波長光的吸收特性來進行定性分析的一種方法，其原理是基于被測物質溶液的顏色或加入顯色劑后生成的有色溶液的顏色，顏色深度和物質含量成正比，則根據光被有色溶液吸收的強度，即可測定溶液中物質的含量。
靈敏且穩定的比色技術發展對現場快速檢測具有重要意義，是分析化學領域具有挑戰性的難題。中國科學院新疆理化技術研究所爆炸物傳感檢測團隊長期致力于痕量危化品檢測原理研究，在危爆品、特別是非制式爆炸物探針的承載介質設計、比色邏輯門器件設計、多目標比色試劑成分的穩定共存方面發展了新的系列解決方案(Mater. Horiz., 2020, 7, 3250-3257、Cell Rep. Phys. Sci., 2021, 2, 100317、Anal. Chem., 2020, 92, 13980-13988等)。
近期，團隊在穩定靈敏化學比色傳感方面取得進展，以尿素為目標物，以對二甲氨基肉桂醛探針為例，提出了一種涉及疏水屏蔽和親水鍵合溶劑籠的溶劑誘導策略，有效促進了探針中的競爭性離域電荷轉移，并通過對尿素的穩定、高靈敏、可視化傳感實現了原理驗證。
研究人員從溶劑這一化學比色反應的慣用介質出發，將實驗與量子化學和分子動力學相結合，探究了溶劑與探針活性、構型分支比之間的內在聯系。其中，比色檢測和固液反應模式為評價反應穩定性和界面傳質過程提供了直觀窗口，對二甲氨基肉桂醛探針的不穩定性為驗證溶劑誘導效應對穩定性調控的有效性提供了理想的溶質模型。
烷基部分的疏水屏蔽和多羥基部分的親水鍵合之間的協同效應，促進了探針的離域電荷轉移并提高了檢測體系的粘滯阻力，使得分子的高活性構型得以穩定存在，保障了傳感單元對傳感信號的有力限域和持久有效。
在此基礎上，團隊開發的XJ-TW-010爆炸物氣氛探測儀有效驗證了所提出的溶劑誘導策略對現場、快速和穩定比色檢測尿素的適用性，實際檢測能力達納克水平，室溫連續有效傳感時間長達兩周。該研究在分子層面原理探究方面的嘗試有望為準確、可靠的化學傳感方法設計提供新思路，為高性能傳感器件的發展奠定基礎，并為單分子層面調控分子構型提供借鑒。
相關研究成果發表于美國化學會《分析化學》(Analytical Chemistry)。研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、中科院“西部之光”人才培養計劃、中科院“從0到1”原始創新項目及新疆維吾爾自治區等的資助。
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