Jinghua Yu, Haixia Chang, Wendan Luo, Liping Ding,* Taihong Liu,* and Yu Fang. Adv. Optical Mater. 2025, e02848. DOI: https://doi.org/10.1002/adom.202502848

二维共价有机框架材料（2D COFs）因其可调控的孔道结构和电子性能，在传感、催化、光电器件等领域展现出广阔前景。然而，由于分子内旋转、分子内振动以及较强的分子间π-π相互作用，大多数二维共价有机框架材料在固态时呈现弱发光甚至不发光的状态。因此，精确调控界面纳米膜中D-π-A推拉电子强度以实现高性能荧光传感仍然是一个重大挑战。

图1. a）组装单体的分子结构和四种纳米薄膜的结构示意图；b）分子骨架中不同的D-π-A强度特征分析；c）基于液-液界面缩合策略制备纳米薄膜；d）紫外光照射下四种纳米薄膜漂浮在水面上的光学图片

本工作选用具有强给电子能力的茚并二噻吩（IDT）作为电子给体，与具有不同氮原子数量的杂环三苯胺类电子受体（TAPB、TAPP、TAPM和TAPT），通过液-液界面席夫碱型动态缩合策略，基于成功制备了四种纳米薄膜（IDT-TAPB、IDT-TAPP、IDT-TAPM和IDT-TAPT）。该类薄膜具有结构均一、表面光滑、厚度可调等特点，且通过调节受体中氮原子的数量，实现了对分子内D-π-A强度的原子级精准调控，进而影响纳米薄膜材料的能级结构分布、分子内电荷转移（ICT）效率和荧光性能等。实验与理论计算表明，IDT-TAPM纳米薄膜因其中心嘧啶环结构具有较强的电子亲和性与质子结合能力，在接触沙林模拟物氯磷酸二乙酯（DCP）气体时表现出显著的荧光增强与光谱红移。结合实验室叠层式薄膜传感器研制，IDT-TAPM纳米薄膜传感器对DCP气体表现出响应快速（响应时间小于3 s）、检测范围宽（DCP浓度范围0.1 ppb - 132 ppm）和检测限极低（检出限约为0.066 ppt），远低于沙林毒剂的立即危及生命健康浓度（7 ppb）。此外，IDT-TAPM纳米薄膜传感器在55次循环使用后仍保持稳定，表现出良好的光化学稳定性与重复使用性。

该工作不仅提出了一种通过调控界面纳米薄膜分子内D-π-A强度以实现荧光开启和超灵敏荧光检测的新策略，也为开发具备SWaP-C特点的新一代化学战剂检测设备奠定了材料与器件基础。

图2. 基于叠层式薄膜荧光传感器平台的传感测试结果分析

第一作者：陕西师范大学博士研究生于敬华

通讯作者：陕西师范大学刘太宏副教授、丁立平教授

全文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202502848