Hydrazine (n2H4) est une amine organique hautement toxique qui peut spontanément enflammer ou exploser lorsqu'elle est exposée à de forts oxydants, l'air ou des températures élevées. Il est classé comme une substance dangereuse de classe B2 par la US Environmental Protection Agency, l'Organisation mondiale de la santé et l'Agence internationale pour la recherche sur le cancer, ce qui souligne les risques importants qu'elle pose, soulignant la nécessité de méthodes de détection efficaces.
Les sondes d'activation de fluorescence qui utilisent le mécanisme de transfert de protons intramoléculaires (ESIPT) à l'état excité offrent une sensibilité élevée et réduisent les interférences de fond, ce qui les rend très utiles pour détecter les substances dangereuses. Cependant, les conceptions actuelles luttent avec la spécificité des analytes cibles similaires, et il y a un manque de recherche sur la façon dont la modification des substituants des sondes affecte leurs performances de détection. Par conséquent, l'amélioration des sondes basées sur ESIPT en ajustant les propriétés des substituants reste un défi critique.
Pour résoudre ce problème, une équipe de recherche dirigée par le professeur Dou Xincun de l'Institut technique du Xinjiang de physique et de chimie de l'Académie chinoise des sciences, a développé une stratégie de conception pour une sonde de fluorescence zéro-fond visée à améliorer la détection ultrasensible et spécifique de l'hydrazine.
Leurs résultats, publiés dans Chimie analytiqueconcentrez-vous sur le réglage de la capacité d'acceptation d'électrons du para-substituant dans le site de reconnaissance, ainsi que sur le positionnement relatif du donneur de protons et du site de reconnaissance, pour améliorer la réactivité de la sonde envers N2H4 et améliorer le déclenchement du processus ESIPT.
Dans cette étude, les chercheurs ont conçu une série de sondes fluorescentes zéro-fondant (y compris M-BR-OH-Bdmn, M-CH3-OH-BDMN, OH-BDMN, BR-BDMN et P-BR-OH-BDMN) avec du dicyanoéthylène servant de site de reconnaissance. Ils ont réglementé la capacité d'acceptation d'électrons du para-substituant (-br> -h> -ch3) sur le dicyanoéthylène et le positionnement (para ou ortho) du donneur de protons (-OH) par rapport au dicyanoéthylène.
Les chercheurs ont constaté qu'une capacité d'acceptation d'électrons plus forte améliore considérablement la réactivité du site de reconnaissance. La sonde n'a réagi qu'avec n2H4 Pour produire une hydrazone lorsque le groupe hydroxyle a été positionné ortho au site de reconnaissance, qui a ensuite déclenché le processus ESIPT, entraînant une émission de fluorescence bleu-vert.
La sonde M-BR-OH-BDMN, qui a du brome comme groupe d'accepter des électrons, a démontré d'excellentes performances de détection pour n2H4avec une faible limite de détection (LOD) de 0,46 nm (14,72 ng / L), un temps de réponse rapide de 1 seconde, et une sélectivité supérieure même en présence de 18 autres substances interférentes, y compris des analogues structurels d'amines primaires.
De plus, les chercheurs ont proposé une stratégie de conception de matériaux de détection poreuse à base de silicium pour adsorber et concentrer efficacement les substances cibles, améliorant ainsi l'efficacité de la collision moléculaire. Cette stratégie distingue efficacement n2H4 des solutions et vapeurs d'éthylènediamine dans les 5 secondes, sans interférence des autres vapeurs volatiles. Cette stratégie de conception de sondes non fluorescente fournit de nouvelles informations pour la conception rationnelle des sondes fonctionnelles et des méthodologies de détection haute performance.
