[發明專利]一種集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110863011.2
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113429962B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 趙陽;李廣濤;劉程程;常穎;高利生
• 申請（專利權）人: 公安部物證鑒定中心;清華大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;G01N21/25;G01N21/55;G01N21/64
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球及其制備方法與應用。該傳感微球包括光子晶體微球組成；光子晶體微球上具有面心立方有序大孔結構，其孔壁含有聚集誘導發光分子。它包括如下步驟制備：1)外相包括硅油，內相為二氧化硅納米顆粒的水相分散液，將外相和內相流入混合，完成晶體生長，得到光子晶體球；2)將咪唑離子液體單體、交聯劑、HMPP光引發劑溶解在聚集誘導發光分子水溶液中，得到含有聚集誘導發光分子的預聚液；將制備好的光子晶體模板球浸漬在預聚液中，進行聚合反應，得到復合模板球；將復合模板球中二氧化硅刻蝕，即得。本發明將傳感陣列、聚集誘導發光與光子晶體技術集成聯用，應用于毒品檢測中。

技術領域

本發明涉及一種集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球及其制備方法與應用，屬于光子晶體技術領域。

背景技術

傳感陣列識別方法模仿了哺乳動物的鼻子和舌頭的嗅覺和味覺。雖然人類只有400個活躍的嗅覺受體，但是可以識別并區分超過10000種氣味。嗅覺系統的特異性并不來源于與分析物對應的特異性受體，而是利用幾百個受體產生的綜合響應模式去識別。受此啟發，陣列中的受體可能會和多種分析物結合，但是對每種分析物都會產生不同程度的響應。得到的指紋信息為獨立的分析物或者是多種分析物組成的混合物提供了特征響應模式。這些受體是具有交叉響應性的，而非對某一種分析物具有高度特異性。事實上，選擇性較差的受體可能反而利于陣列識別，因為交叉響應性增強了，可以提取更多的信息。另外，傳感陣列可以實現某種結構未知的分析物或者成分未知的混合物的鑒別。

熒光材料在傳感器和生物醫學成像中具有廣泛的應用。在傳統熒光化合物濃度較高的情況下，熒光強度會減弱甚至不發光。這種現象稱為“濃度猝滅”。其主要原因與聚集體的形成有關，這稱為“聚集引起的熒光猝滅”。然而，2001年唐本忠等發現一種與傳統的熒光淬滅ACQ相反的現象，一些分子在溶液中完全不發光或者發光很弱，但是在聚集態或者固體時，熒光出現或者比之前增強幾十或者幾百倍，由于是聚集導致的這種現象，所以被稱為“聚集誘導發光”。聚集誘導發光的原理多是基于分子運動受限引起的π-π共軛及導致熒光增強。

光子晶體是一種具有鮮艷的結構顏色的光子納米材料它具有空間有序的晶格結構。由于介電材料的周期性排列，電介質晶格散射的光干涉(如布拉格散射)使光子晶體具有光子禁帶。如果某種光的波長或頻率與禁帶匹配，那么這些光無法在光子晶體中傳播。光子禁帶的帶寬受以下幾個因素影響：高低介電材料折射率的對比度(低介電材料通常是空氣)、結構的對稱性和周期性以及高折射率材料的填充率和形貌。光子禁帶這種特性使得光子晶體材料，在高效微波天線、微型激光器、傳感器、顯示器、光纖等領域取得了重要的應用成果。

發明內容

本發明的目的是提供一種集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球及其制備方法與應用。本發明可實現將傳感陣列、聚集誘導發光與光子晶體技術集成聯用，對于復雜分析物體系的多維度分析，滿足對毒品現場檢測、多批次抽檢的檢測需求。

本發明提供的一種集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球，該傳感微球包括光子晶體微球組成；

所述光子晶體微球上具有面心立方有序大孔結構，其孔壁含有聚集誘導發光分子。

本發明中，所述光子晶體微球的反射波長可為400～750納米，光子晶體微球的粒徑可為0.3～3毫米。

本發明集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球可在聚離子液體水凝膠反模板膨脹或收縮時產生顏色變化與熒光強度變化。

本發明還提供了上述的集成聚集誘導發光熒光分子與光子晶體的傳感微球的制備方法，包括如下步驟：1)光子晶體球的制備：外相包括硅油，內相為二氧化硅納米顆粒的水相分散液，將所述外相和所述內相流入混合，完成晶體生長，得到光子晶體球；