【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】比色法是通過比較或測量有色物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)含量成正比，則根據(jù)光被有色溶液吸收的強度，即可測定溶液中物質(zhì)的含量。
 

　　靈敏且穩(wěn)定的比色技術發(fā)展對現(xiàn)場快速檢測具有重要意義，是分析化學領域具有挑戰(zhàn)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?；窓z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(zhì)設計、比色邏輯門器件設計、多目標比色試劑成分的穩(wěn)定共存方面發(fā)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(wěn)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(zhuǎn)移，并通過對尿素的穩(wěn)定、高靈敏、可視化傳感實現(xiàn)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(zhì)出發(fā)，將實驗與量子化學和分子動力學相結(jié)合，探究了溶劑與探針活性、構(gòu)型分支比之間的內(nèi)在聯(lián)系。其中，比色檢測和固液反應模式為評價反應穩(wěn)定性和界面?zhèn)髻|(zhì)過程提供了直觀窗口，對二甲氨基肉桂醛探針的不穩(wěn)定性為驗證溶劑誘導效應對穩(wěn)定性調(diào)控的有效性提供了理想的溶質(zhì)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(xié)同效應，促進了探針的離域電荷轉(zhuǎn)移并提高了檢測體系的粘滯阻力，使得分子的高活性構(gòu)型得以穩(wěn)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(fā)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(xiàn)場、快速和穩(wěn)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(xù)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(fā)展奠定基礎，并為單分子層面調(diào)控分子構(gòu)型提供借鑒。
 

　　相關研究成果發(fā)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(chuàng)新促進會、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃、中科院“從0到1”原始創(chuàng)新項目及新疆維吾爾自治區(qū)等的資助。