Исследовательская группа под руководством Университета Цукубы недавно разработала эффективный флуоресцентный датчик паров растворителя. Их сенсор основан на разветвленной молекуле, называемой дендримером. Дендример состоит из электроноакцепторного ядра, прикрепленного к электронодонорным ветвям. При определенных условиях дендример самособирался в волокна, которые образовывали кристаллический каркас, содержащий множество пор, которые способствовали адсорбции молекул растворителя.
«Медленная диффузия метанола или ацетонитрила в хлороформные растворы дендримера дала кристаллические микроволокна с высокой пористостью», — утверждает Сае Накадзима. «В других условиях мы получили аморфные микросферы дендримера, лишенные пор."
Исследовательская группа исследовала кристаллическую структуру дендримера дифракционными методами, обнаружив, что объем пор микроволоконной структуры составляет более 70% от общего объема кристаллов. Большой объем пор микроволокон кристаллического дендримера значительно увеличил их способность адсорбировать газ по сравнению с сферами, сформированными в других условиях.
Пленки кристаллического дендримера показали благоприятные эмиссионные свойства для использования в зондировании растворителя.
Когда пленки подвергались воздействию паров растворителя, их интенсивность излучения значительно возрастала, а их цвет излучения быстро менялся (в течение двух секунд), отражая полярность растворителя. Это означает, что одну пленку можно использовать для обнаружения множества типов растворителей. Например, пленка выглядела синей на изображении флуоресцентной микроскопии до воздействия растворителя и становилась желтой после введения водяного пара или зеленой после добавления метанола.
Пленка вернулась к своему первоначальному цвету после удаления паров растворителя, что позволило использовать ее повторно.
«Дендримеры обычно обладают плотной аморфной структурой. «Пористая кристаллическая структура, образованная нашим дендримером в определенных условиях, увеличила его адсорбционную способность и чувствительность, показывая важность кристаллической структуры для флуоресцентного восприятия дендримерами», — говорит Йохей Ямамото.
Эта работа демонстрирует, что видимое зондирование паров растворителя может быть реализовано с использованием кристаллических дендримеров с пористой структурой. Такие дендримеры перспективны для использования при распознавании газов и органических материалов, что делает их привлекательными для приложений измерения параметров окружающей среды.