开发具有超高灵敏性和超精准识别性的新型传感材料及现场检测方法，进而实现对危险化学物质，如神经毒剂等的长期监测，对人民健康和公共安全至关重要。目前，研究者们在传感材料结构调控提升检测灵敏度和选择性方面已经取得了长足进展。然而，危险化学物质监测仍面临巨大挑战，其中，一个棘手的挑战集中在探针本征结构属性所引起的光漂白等不稳定因素可极大缩短其工作寿命，导致长期监测需求难以满足。因此，建立一种探针分子结构调控策略，协同提升其响应性能和长期稳定性，对特殊环境危险化学品高效监测材料与器件开发具有重要意义。
基于此，中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队提出了一种基于分子层面和聚集体层面协同调控的光学探针设计策略，实现了对神经毒剂沙林模拟物氯磷酸二乙酯(DCP)气氛的长期监测。科研人员通过调控固态探针的聚集诱导发光(AIE)特性和分子内电荷转移(ICT)程度，有效提升了探针光学响应对比度，获得了具有双模响应信号(比色：无色到黄色；荧光：蓝色发射到绿色发射)的全固态探针，并且，该探针具有快速响应性能(<30 s)。在此基础上，通过单晶结构解析和量子力学/分子力学(QM/MM)计算方法揭示了在DCP传感过程中，探针分子的ICT程度和聚集行为的改变是实现固态响应信号可视化的内在原因。因此，拥有强AIE和ICT特性的固态探针，具有更加优异的双模可视化DCP检测性能。进而，研究者们对该探针通过多孔聚合物加载，构建了手表形式的传感器件，实现了对DCP气氛的超灵敏(1.7 ppb)、长期稳定(14天)监测。
该工作提出的AIE特性和ICT程度协同调控的探针设计策略，有助于从分子电荷分布状态和聚集态发射行为同时调控的角度，探索新的探针设计方法。同时，该固态探针在神经毒剂长期监测方面的初步结果，将有助于危险化学物质传感方法革新。
相关研究成果以“Coherent Modulation of the Aggregation Behavior and Intramolecular Charge Transfer in Small Molecule Probes for Sensitive and Long-term Nerve Agent Monitoring”为题发表于《德国应用化学》杂志(Angewandte Chemie International Edition)，博士研究生肖芳芳和雷达副研究员为共同第一作者，李毓姝副研究员，祖佰祎研究员和窦新存研究员为共同通讯作者，中国科学院新疆理化技术研究所为第一单位。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、新疆自然科学基金、中国科学院从0到1原始创新项目等资助。
探针调控策略及对DCP气氛双模检测性能
