这种聚合物涂层聚合物很容易检测到四种常见烈性炸药的痕迹,包括TNT。(资料来源:英国皇家化学学会)
有了a *STAR公司开发的一种便携式系统的帮助,炸弹阴谋可能会被挫败。该系统使用荧光聚合物纳米颗粒探测烈性爆炸物的痕迹。这些聚合物涂在纸上后,显示出的爆炸探测性能远比以前具有类似性能的材料强大。
领导这项工作的A*STAR材料研究与工程研究所的徐建伟说,已经开发了许多方法来检测烈性爆炸物的痕迹,如三硝基甲苯(TNT),但大多数需要大型的、基于实验室的分析仪器,如紫外吸收探测器或质谱仪。“我们的目标是开发一种便携式、快速、廉价和高灵敏度的替代品。”
徐专注于荧光聚合物光发射在暴露于含有'硝基 - 基团的TNT的分子蒸气中的蒸气时,昏暗的富含氧化结构,其给予高爆炸性它们的能量特性。
徐解释说,尽管此前已经开发出了爆炸检测荧光聚合物,但在实际应用中还存在一些障碍。有些在固态状态下失去了部分荧光,这一过程被称为聚集引起的猝灭。另一些则缺乏必要的孔隙度以使爆炸物蒸气穿透,只有在2.5纳米左右的层中形成时才能保持有效的反应——如此之薄,传感器很难廉价制造。
徐和他的同事一直在开发聚合物,而不是在固态中失去光发射,变得更亮,一种称为聚集诱导的发射(AIE)的效果。“我们以前的研究表明,由AIE活性共聚物获得的多孔膜显示出对硝基化合物的蒸气的强烈反应,”徐说。该团队现已开发出两种新的聚合物,聚(三苯基乙烯)(Ptripe)和聚(四苯基乙烯)(PTPE),旨在最大限度地提高AIE,孔隙率和硝基组敏感性。聚合物的多个庞大苯基有助于保持它们的刚性并最大化聚集后的发光。但在硝基组存在下,聚合物和分析物之间的电子传递快速淬火光。
“通过吸收聚合物纳米颗粒对滤纸制备的纸张传感器表现出硝基复合颗粒的高灵敏度,”徐说。Ptripe被证明是该对的挑选,甚至在聚合物1000纳米厚的层。
徐说:“这项技术可以用于机场、港口和边境控制,检测任何被爆炸物污染的容器、衣服、盒子或袋子中的爆炸物。”“我们正在寻求与工业界合作,将这项技术商业化。”
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