一种有机凝胶因子对二氧化碳可视化传感的综合实验设计

合成了一种萘酰亚胺衍生的有机凝胶因子,测试了其二甲基亚砜(DMSO)凝胶在氟离子诱导下形成的溶液对气流和空气中二氧化碳可视化传感的能力。实验涉及有机合成、性能测试和仪器分析等基本操作,并利用理论知识对分子传感机理进行分析,可以培养学生多种实验技能的综合运用能力和独立分析能力。

可视化传感系统设计及其在比色分析中的应用

可视化检测通过量化颜色信息变化,简单快速对应待测物浓度,极大提高了分析检测效率,在日常个体医疗监测和疾病防控等领域具有重要意义。该研究基于微处理器STM32设计了一款可视化颜色识别传感系统,可快速定位识别,精准读取检测位点RGB值,灵敏检测不同浓度分析物颜色变化,实现目标分析物的比色检测。根据三基色原理判断分析检测位点颜色信息并及时将数据传输到用户端,大大简化了操作流程,提高了检测效率,降低了检测成本,实现了传感检测便携式需求,在临床监测和疾病防控等领域有巨大的潜在应用前景。

局域表面等离子体共振在可视化传感中的应用进展

贵金属纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观隧道效应、表面等离子体共振(SPR)和局域表面等离子体共振(LSPR)等物理化学性质,本文阐述了SPR和LSPR产生的机理,并总结了LSPR在可视化传感中的应用进展。

自愈合光子晶体弹性体的构筑及其在可视化传感中的应用

光子晶体弹性体是具有类似变色龙皮肤、具有变色性能的光学材料,因其特殊的结构色和变色性能而被应用于可视化传感、智能穿戴设备等领域。然而,如何提高光子晶体弹性体材料的使用性能,同时又避免不同观测角度带来的色彩不一致的问题仍然是该领域的一大挑战。华中科技大学朱锦涛教授、张连斌教授课题组在响应性光子晶体材料方面开展了一系列工作,特别是在自愈合光子晶体弹性体的研究方面取得了重要进展。本文对他们的研究进行了简要的评述。

基于固载腐植酸凝胶光子晶体的镉离子可视化传感研究

将腐植酸固载在凝胶光子晶体中,利用腐植酸与Cd^(2+)的配位作用,结合凝胶光子晶体的智能响应特性,构建了一种新颖的Cd^(2+)传感方法。以丙烯酸和丙烯酰胺为功能单体、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,采用毛细力渗透法将含有腐植酸的前驱体溶液填充到聚苯乙烯光子晶体模板中,热引发聚合,制备了具有优良溶胀性与响应性的固载腐植酸凝胶光子晶体;考察了pH值、平衡时间、离子强度等对固载腐植酸凝胶光子晶体响应Cd^(2+)的影响。结果表明,当固载腐植酸凝胶光子晶体浸泡在Cd^(2+)溶液中时,固定在其中的腐植酸借助配位作用识别溶液中的Cd^(2+),光子带隙随着Cd^(2+)浓度的增加发生红移;当Cd^(2+)浓度在1×10^(-12)~1×10^(-5) mol·L^(-1)范围内时,光子带隙与Cd^(2+)浓度之间具有相关性;尤其是当Cd^(2+)浓度从1×10^(-10) mol·L^(-1)增加到1×10^(-5) mol·L^(-1)时,可以肉眼观察到固载腐植酸凝胶光子晶体的结构颜色发生了明显变化,从而实现了水溶液中Cd^(2+)浓度的可视化检测。

基于可视化传感阵列的葡萄酒产地鉴别方法

模拟哺乳动物的嗅觉系统构建了一种对葡萄酒敏感的可视化传感阵列,阵列由13种卟啉化合物和23种染料构成。采用构建的传感阵列对8种不同产地、酒精度为12%的赤霞珠干红正品进行检测,获得了不同产地葡萄酒的可视化指纹图谱。以阵列反应前后的光谱变化数据作为特征值,选用合适的化学计量学方法,取得了较满意的区分效果。用主成分分析获得的前两个主成分所代表的葡萄酒44%的信息量可以将不同产地的葡萄酒完全区分开,8种不同产地的葡萄酒在聚类分析中均能正确归类,建立的判别函数对预测样本的正确判别率达100%。该可视化阵列传感器在葡萄酒产地溯源上有潜在的应用价值。

一种可视化液体传感阵列农药检测新方法

以筛选出的7种染料与合成的纳米金共同构建了液体传感器阵列,每个敏感点对不同农药样品产生不同的响应光谱,通过酶标仪采集光谱数据,结合主成分分析(PCA)、分层聚类分析(HCA)、判别分析(LDA)等模式识别方法建立了一种快速检测有机磷、氨基甲酸酯、有机氯、拟除虫菊酯类农药残留的新方法。PCA结果表明,前三个主成分反映了总信息量的92.69%,且能够对5种农药进行区分;HCA结果表明,对25个样品能够正确的归类;LDA结果表明,对5种农药识别的准确率达100%。表明这种可视化的液体阵列可为农药残留检测提供一个可靠平台,在农药残留检测中具有潜在的应用价值。

聚乙烯亚胺凝胶光子晶体的制备和可视化pH传感

采用乳液聚合法和毛细力渗透法将聚乙烯亚胺凝胶引入到光子晶体结构中,制备出了颜色鲜亮、结构均匀的聚乙烯亚胺凝胶光子晶体,并探索了其在不同pH值溶液中的传感。结果表明,聚乙烯亚胺凝胶光子晶体在溶液中pH响应迅速,具有良好的pH可逆性,实现了溶液中pH值的快速、灵敏、免标记及可视化传感。

一种新型的可视化气体传感技术研究

光吸收气体传感技术由于具有与人类嗅觉细胞相似的巨量并行、交叉敏感及广谱响应特性,适用于承担电子鼻核心的气体传感任务^([1])。而常规的光栅光谱仪存在着光谱范围与分辨率相互制约的缺陷,因此本文提出将同时兼顾宽光谱、高分辨特性的空间外差光谱技术(SHS)^([2])应用于气体传感,构建出一种新型的基于光吸收和SHS的可视化气体传感技术(V-GST)。为了验证方案的可行性,文章首先构建可视化气体传感技术的系统模型,并搭建相应的实验平台,然后利用该平台对不同光源、不同浓度的NO_2进行检测。

金基纳米材料在传感领域的研究进展

开发操作简单、成本低廉、准确可靠的检测手段对于食品安全、环境监测和临床诊断尤为重要.金基纳米材料因其独特的光学特性,在传感领域中应用广泛.目前金基纳米材料大多应用于可视化传感器的构建及应用,使用肉眼就可实现分析检测.但依靠肉眼仅能用于定性或半定量分析,定量分析仍需借助大型仪器.因此,以温度计为信号读出装置的光热传感在分析检测领域中成为新的研究热点,弥补了肉眼读出存在的问题.本文介绍近几年来基于金基纳米材料的可视化及光热传感在分析检测领域中的研究进展,分析该技术在实际应用中面临的一些问题,并展望未来的发展前景.

基于碳纳米点荧光试纸可视化探针的构建及应用

以吩噻嗪为原料,经硝化反应合成出3,7-二硝基吩噻嗪,并以此为前驱体,制备出两种N、S掺杂的碳纳米点材料,通过多种手段对所合成材料结构和组成进行表征。将碳纳米点应用于Cu^(2+)的快速定性/定量可视化检测,并基于碳纳米点荧光试纸结合智能手机的颜色分析识别,构建Cu^(2+)可视化检测传感器,展现出高效、准确、灵敏和便捷的优势。在0~5μmol/L范围内的碳纳米点荧光差值和Cu^(2+)浓度的相关系数R 2=0.9976,Cu^(2+)检出限可达0.26μmol/L;在0~15μmol/L范围内,试纸荧光颜色的B/R值与Cu^(2+)浓度呈现较好的线性关系,相关系数R^(2)=0.9213,Cu^(2+)检出限可达1.28μmol/L。该荧光试纸的开发和应用为功能化碳纳米点材料提供了有益思路,并有望应用于现场和实时检测中。

双发光MOFs的比率型传感和可视化检测应用

通过[Cu(NH_(3))_(4)]^(2+)和EDTA-Ca配合物,引出金属有机骨架(MOFs),揭示刚性多齿配体使MOFs形成无限延展多孔结构的本质。从单一荧光引出双荧光,到比率型荧光传感和可视化检测应用。MOFs丰富的金属离子和配体组成以及多孔结构,为实现双荧光奠定了基础。镧系金属的电子结构使其可以发出可见光。基于此,通过几个多发光MOFs,特别是镧系金属MOFs的比率型荧光和可视化传感应用,将教学知识点与科学前沿结合到一起,一方面加深学生对知识点的理解和掌握,另一方面激发学生运用知识,探索未知的兴趣。

基于3D水凝胶微孔阵列芯片的肺癌细胞检测

基于聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)的紫外光聚合性能,引入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)增加亲水性,引入N-乙烯吡咯烷酮(NVP)加强材料的压缩屈服应变力,在各功能单体体积比PEGDA∶HEMA∶NVP为5∶4∶1时,设计构建了一种模拟肺癌组织生理微环境的无毒、低免疫原性、高亲水性的三维水凝胶微孔阵列芯片(60 mm×20 mm×3 mm)。通过红外表征及溶胀率测试,证明此芯片可适用于肺癌细胞的培养检测且稳定性好。集成16种特异性染料组成的卟啉可视传感系统,实时在线检测和分析肺癌细胞代谢物指纹图谱。提取检测差谱图色度值数据,基于平方欧氏距离,主成分分析(PCA)结果表明,此芯片能对正常肺细胞和肺癌细胞代谢液正确区分;聚类分析(HCA)结果表明,能对30种肺细胞代谢液样品正确归类。本研究开发的基于微孔阵列的肺癌细胞培养代谢液检测平台为医学研究提供了一种全新的可行性检测方法。