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溶剂蒸汽在多孔硅中吸附的高光谱与彩色成像
摘要： 一个具有径向梯度反射带波长及两种空间分离孔壁表面化学性质（甲基化和氧化）的多孔硅薄膜光子晶体（渐变型）样品，在暴露于浓度范围为100至3000毫克/立方米丙酮、乙醇、庚烷、异丙醇和甲苯蒸气时，通过高光谱与彩色成像进行监测。根据高光谱成像得出的横跨两种表面化学性质路径上各位置渐变反射带最大波长的偏移，可区分不同溶剂及其浓度；而彩色相机数据沿类似路径获得的色调变化则未提供区分能力。溶剂区分主要源于两种不同的表面化学性质，与渐变反射带波长变化相关的梯度对选择性影响不显著。沿路径的光谱与颜色响应存在空间变异性（与整体渐变反射带波长梯度及孔壁表面化学性质无关），这归因于制备多孔硅所用硅晶圆中存在的条纹等因素。
关键词： 传感器，多孔硅，高光谱成像，表面改性，蒸汽传感
更新于2025-09-23 15:22:29
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一种基于薄膜的荧光传感器，通过蒸汽采样监测乙醇-水混合物组成
摘要： 多年来，通过气相采样实现乙醇-水混合物组成的原位、在线、非接触式快速监测始终是一项挑战。本研究首次报道了一种基于薄膜的荧光传感器，其对乙醇-水混合物组成展现出前所未有的区分能力。关键在于：混合物中乙醇含量可在0至100%（体积比）范围内变化，响应时间少于2秒，且传感过程完全可逆。更重要的是，该监测通过气相采样进行，避免了样品污染。其原理源于新设计合成的单取代荧光邻碳硼烷衍生物（ZPCarb）这一传感单元在两种溶剂中具有显著差异的荧光量子产率。此外，所开发的传感器成功用于测定四种市售白酒中的乙醇含量，表明其在饮料质量控制、发酵过程监测等方面具有定量应用的潜力。
关键词： 蒸汽传感、乙醇-水混合物、基于薄膜的荧光传感器、荧光邻碳硼烷衍生物
更新于2025-09-23 15:21:01
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二乙炔共轭对经典给体-受体电子能量对的 photophysical 影响
摘要： 具有扩展π共轭体系的有机荧光团因其广泛应用而具有重要意义。本研究通过对比二乙炔桥联的经典给体-受体电子能对（萘-芘）与其部分分子结构（萘基乙炔、芘基乙炔及母体萘、芘生色团），揭示了该体系的物理光化学特性。该二乙炔染料消除了给体与受体荧光团的独立光谱特征，在非水介质中整体分子实体呈现局域激发态（LE）发射（~411 nm）并具有高荧光量子产率（0.55-0.84）。与母体芘相比，该杂合衍生物显示出强允许的S0→S1跃迁。在混合水介质中，该染料形成J-聚集体，呈现新的红移吸收带（~425 nm）和发射带（~510 nm）。与杂合染料不同，萘基乙炔和芘基乙炔不会形成聚集体。在杂合荧光团的聚集体状态下，电子能量从萘基部分转移到芘环。该染料的激发态光物理特性被用于固态蒸汽传感。
关键词： 蒸汽传感、有机荧光团、给体-受体电子能量对、二乙炔桥连、萘-芘、局域激发发射、J-聚集体、电子能量转移、π共轭、荧光量子产率
更新于2025-09-23 15:19:57
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金属有机框架包覆光纤中的纳米尺度光-物质相互作用
摘要： 利用客体挥发性有机化合物蒸气与多孔金属-有机框架（蒸气-MOF相互作用）之间的主客体相互作用所引起的折射率（RI）变化，在光子蒸气传感器中具有广阔前景。因此，研究纳米多孔金属-有机框架（MOFs）中的光-物质相互作用，对于基于MOF的光子器件至关重要。本研究通过光纤器件展示了在MOFs中操控光以探究蒸气-MOF相互作用的方法，系统研究了蒸气-MOF相互作用及光-蒸气相互作用（利用MOFs中的光来感知蒸气-MOF相互作用导致的RI变化）。采用长周期光纤光栅（LPFG）激发包层模，在ZIF-8敏感涂层中实现消逝场传感。结合量子化学计算与光学模拟的实验结果表明：在蒸气-MOF相互作用过程中，ZIF-8内蒸气脱附的微观能量、RI变化与消逝场增强三者存在关联。由于RI变化异常显著，ZIF-8中包层模的消逝场得到极大增强，从而有效感知蒸气-MOF相互作用。作为概念验证，ZIF-8涂层的LPFG传感器在9.8-540 ppm线性范围内对乙醇蒸气的检测展现出1.33 pm ppm?1的高灵敏度。该研究为基于MOF的光波导/光纤传感器设计与制备提供了重要指导。
关键词： 纳米尺度、金属-有机框架、光-物质相互作用、蒸汽传感、光纤
更新于2025-09-19 17:13:59