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基于分子印迹光子晶体水凝胶传感器的构建

武真  
【摘要】: 自然界中,材料具有多组元、多层次尺度结构是一个普遍存在的特性,是自然界长期进化的结果。然而,利用合成手段来构建这类材料并赋予一系列人们所需的功能却是一项富有挑战性的课题。 三维有序大孔材料可以直接而有效的通过胶体晶体模板法制得,具有高的比表面积、相互贯穿的孔结构,以及结构的双连续性(即相互联通的固体骨架和相互联通的孔结构体系),而且由于其三维有序性,所形成结构通常能与可见以及红外光发生强烈相互作用,导致布拉格衍射,展现五彩缤纷的色彩,这种具有周期性折射率排列的材料也被叫做光子晶体。这些特点使其成为理想的结构框架,适用于新型化学生物传感器的构建。另一方面,分子印迹是一种成熟而简便的构建合成受体的有效方法,由于在空间形状、大小以及作用点上与印迹分子相匹配,所构建的纳米孔穴对被印迹分子有很高的选择性识别,并已经广泛应用于各种离子、小分子、大分子等的印迹。 本文以光子晶体技术和分子印迹技术为平台,制备了两类重要分子:生物分子胆酸、除草剂分子莠去津的传感材料,并对其传感性能进行了测试、表征。实验结果表明,利用这两种技术为平台构造的传感材料具有三个重要而吸引人的特点:1)这是一种高度普适性的制备高亲和性的分子传感材料的方法;2)由于胶体晶体模板和分子印迹带来的多层次的结构特点,所制备的传感器材料具有一系列传感的优势:高灵敏度、高选择性、快速响应以及可再生性;3)更为重要的是,微孔穴的分子识别过程可以通过有序大孔的光衍射信号直接表达出来,并可方便的用裸眼观察到颜色变化。可见,这一特殊的二级孔结构非常适合于设计各种物质的传感材料,制备出一系列人们期望的传感特性,为今后检测低浓度物质提供了一个新的思路。


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