Pan Liu,† Xin Chen,† Chun Yang,† Helan Zhang, Liping Ding*, Ruijuan Wen, Haonan Peng*, Yu Fang. J. Mater. Chem. A: 2026, DOI: 10.1039/D6TA01728B
亚硝酸丁酯是“Rush Poppers”等挥发性亚硝酸酯产品中的典型活性成分，具有挥发性强、扩散快和隐蔽性高等特点，其滥用可能带来公共卫生和公共安全风险。因此，发展可用于现场监测的快速检测方法具有重要意义。荧光薄膜传感器具有响应快、信号直观、易于小型化集成等优势，是挥发性有机物检测的重要方法。
光诱导电子转移（PET）是荧光传感中重要的信号转导过程。对于亚硝酸丁酯这类具有电子接受能力的挥发性分子，探针与分析物之间的能级匹配为PET猝灭提供了热力学基础。然而，实际传感响应并不只取决于能级是否合适。分析物能否靠近荧光分子、是否具有合适的接触构型以及相互作用时间是否足够，都会影响PET过程能否有效发生。因此，如何通过分子结构设计调控PET的动力学可及性，是实现高性能荧光传感的关键。
基于这一认识，研究团队构建了TTz–TPA型供体–受体–供体荧光分子平台。TTz作为刚性缺电子受体，TPA作为电子给体并提供可调的螺旋桨状构象。通过在TPA外围苯环上引入不同位置的甲氧基取代基，研究团队系统调节了分子的电子云分布、局部静电作用位点和空间可及性，从而控制亚硝酸丁酯与荧光分子的接近方式及后续PET猝灭路径。
研究发现，未取代的TTz-1虽然在能级上具备发生PET的可能，但由于缺乏有效的局部静电作用位点，难以与亚硝酸丁酯形成有效接近，因而几乎不产生响应；对位甲氧基取代的TTz-2增强了分子表面的局部负电势，使亚硝酸丁酯能够通过瞬时接触引发以动态PET猝灭为主的荧光响应；邻位甲氧基取代的TTz-3则在更强静电作用和构象约束的共同影响下，可与亚硝酸丁酯形成基态缔合物，并表现出静态–动态共同参与的PET猝灭机制。基于TTz-2和TTz-3的荧光薄膜均可实现对亚硝酸丁酯蒸气的快速检测，最低可检测浓度达到6.4 ppt，响应时间约为5秒，并表现出良好的可逆性和循环稳定性。该工作将挥发性小分子荧光检测从传统的探针筛选推进到识别动力学调控层面，为面向亚硝酸酯、毒品相关挥发物及其他低浓度风险物质的高性能荧光薄膜传感器设计提供了新的思路。
图1. TTz–TPA荧光分子中构象调控的PET过程及其亚硝酸丁酯传感性能
图2. TTz-2和TTz-3对亚硝酸丁酯响应的激发态动力学及定量猝灭分析
第一作者：陕西师范大学硕士研究生刘盼、陈欣，博士研究生杨春
通讯作者：陕西师范大学彭浩南教授、丁立平教授
全文链接：https://doi.org/10.1039/d6ta01728b
