过氧化氢传感器

过氧化氢传感器在生物成像、人体健康和反恐等领域有着广泛的应用。虽然无论是在科学还是在技术上都有着重要的意义,然而由于过氧化氢没有紫外吸收、荧光信号,也不能很容易地被直接离子化,过氧化氢气体的直接检测仍然是我们所面临的一个重大挑战。

作为一个很好的显影剂,过氧草酸酯类化合物能够和过氧化氢发生特异性的化学反应,产生高能中间体,将能量传递给荧光染料并发光,可以实现低浓度的检测。

最近,来自中国科学院化学研究所的科学家们将高反应活性的过氧草酸酯和惰性的纳米线进行了有效的耦合,制备出光波导过氧化氢传感器。这个工作发表在最近Advanced MaterialsAdvanced Optical Materials专栏中。

研究者们发现,和以往的单组份、或者多组分均匀掺杂的纳米线相比较,这种核/壳结构具有多种优点。例如,具有高化学选择性的壳层可以实现只对某种分析物有响应(本工作中是过氧化氢),而芯层的纳米线对分析物是惰性的,所以整个纳米线就可以完全暴露在检测气氛之中。并且,由于核/壳波导大的大长径比,从而实现了分析气体在壳层中的快速扩散、捕获及对荧光信号的光波导放大。这种核/壳结构的纳米探针有效地结合了两种检测模式的优点,即光波导模式中极短的响应时间(35毫秒)和化学发光模式中超低的检测限(40 ppb)。

研究者们希望未来能够在光学微纳芯片上整合各种各样的核/壳纳米线,来实现对一系列不同浓度分析物的快速检测。