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單線態氧特征磷光發射測定D2O純度 | 前沿用戶報道

來源：HORIBA科學儀器事業部 2022年02月18日 08:35

供稿：郎云賀

成果簡介

近日，四川大學吳鵬課題組利用單線態氧1270nm的NIR-II特征發射（聚噻吩光敏劑）測定D₂O純度，相關文章已發表在Analytical Chemistry上，該工作也表明了單線態氧的NIR-II發射在分析檢測中具有潛在的應用價值。

背景介紹

重水（D₂O）在核工業及生物有機分析等領域應用廣泛。但由于D₂O與H₂O的物理性質極為相似，加之D₂O具有強吸濕性，致使區分D₂O和H₂O*具挑戰。單線態氧的特征磷光發射（1270 nm，NIR-II）具有半峰寬窄、信號干擾小的特點，能夠有效區分D₂O/H₂O。

圖文導讀

單線態氧的特征磷光發射強度與溶劑相關。與O-D（ν = 2550 cm^-1）相比，高振動頻率的O-H（ν = 3250 cm^-1）能夠更快速有效的促使單線態氧非輻射失活，表現為更弱的信號強度（圖1A）。目前，最直接、方便產生單線態氧的方式是通過光敏過程（圖1B）。然而，常規情況下該特征磷光發射非常弱，難以滿足定量分析的要求。

圖1 光敏氧化產生的¹O₂特征磷光發射區分H₂O和D₂O

四川大學吳鵬教授團隊篩選具有優良光敏穩定性、較高單線態氧量子產率的聚噻吩光敏劑，加入至不同比例的D₂O/H₂O溶液中，利用激光器作為激發光源，通過提高激光功率增強了光敏氧化產生的單線態氧1270 nm磷光發射信號。信號采集時間約30 s，最終實現D₂O純度的定量分析與檢測。

收集¹O₂的弱磷光發射信號的儀器設置

在本研究中，主要是由四川大學分析測試中心分子光譜組瞬態熒光光譜儀（HORIBA Fluorolog®-3）支撐，裝備近紅外檢測器（H10330，Hamamatsu）。通過該儀器，完成了光敏劑分子熒光光譜、熒光壽命、單線態氧磷光光譜、單線態氧磷光壽命等的測量。

HORIBA Fluorolog®-3 熒光光譜儀

作者借助外置激光器（提高激光功率），得到了平滑的單線態氧磷光發射曲線（如圖2D），實現了通過NIR-II光譜完成D₂O純度的定量分析。該儀器具有功能多樣、靈敏度高等優勢，NIR-II光譜平均掃描時間僅30 s。值得注意的是，該儀器與脈沖激光器相連接，能夠得到不同溶劑的單線態氧壽命衰減曲線（圖2E）。該儀器對發光強度很弱的單線態氧NIR-II磷光及其他穩態/瞬態相關的研究提供了廣闊的平臺。

圖2 光敏劑PT10的光物理性質研究

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文獻信息

Analysis of the Isotopic Purity of D₂O with the Characteristic NIR-II Phosphorescence of Singlet Oxygen from a Photostable Polythiophene Photosensitizer

署名作者：

Yunhe Lang, Shihong Wu, Qin Yang, Yanju Luo*, Xia Jiang, and Peng Wu*

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吳鵬教授課題組簡介

吳鵬，四川大學分析測試中心/化學學院教授，博導，國家優青，四川省學術與技術帶頭人。近年來的研究工作以室溫磷光和單線態氧的光物理和光化學調控為基礎，探究其在核酸檢測、光動力治療等領域的新應用。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Anal. Chem.等期刊上發表論文90余篇，H-index 38。

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