Anal. Chem. 四川大学吴鹏课题组：单线态氧特征磷光发射测定D2O纯度 | 前沿用户报道

发布时间： 2022-02-18 08:35 来源：HORIBA科学仪器事业部

供稿：郎云贺

成果简介

近日，四川大学吴鹏课题组利用单线态氧1270nm的NIR-II特征发射（聚噻吩光敏剂）测定D₂O纯度，相关文章已发表在Analytical Chemistry上，该工作也表明了单线态氧的NIR-II发射在分析检测中具有潜在的应用价值。

背景介绍

重水（D₂O）在核工业及生物有机分析等领域应用广泛。但由于D₂O与H₂O的物理性质极为相似，加之D₂O具有强吸湿性，致使区分D₂O和H₂O极具挑战。单线态氧的特征磷光发射（1270 nm，NIR-II）具有半峰宽窄、信号干扰小的特点，能够有效区分D₂O/H₂O。

图文导读

单线态氧的特征磷光发射强度与溶剂相关。与O-D（ν = 2550 cm^-1）相比，高振动频率的O-H（ν = 3250 cm^-1）能够更快速有效的促使单线态氧非辐射失活，表现为更弱的信号强度（图1A）。目前，最直接、方便产生单线态氧的方式是通过光敏过程（图1B）。然而，常规情况下该特征磷光发射非常弱，难以满足定量分析的要求。

图1 光敏氧化产生的¹O₂特征磷光发射区分H₂O和D₂O

四川大学吴鹏教授团队筛选具有优良光敏稳定性、较高单线态氧量子产率的聚噻吩光敏剂，加入至不同比例的D₂O/H₂O溶液中，利用激光器作为激发光源，通过提高激光功率增强了光敏氧化产生的单线态氧1270 nm磷光发射信号。信号采集时间约30 s，最终实现D₂O纯度的定量分析与检测。

收集¹O₂的弱磷光发射信号的仪器设置

在本研究中，主要是由四川大学分析测试中心分子光谱组瞬态荧光光谱仪（HORIBA Fluorolog®-3）支撑，装备近红外检测器（H10330，Hamamatsu）。通过该仪器，完成了光敏剂分子荧光光谱、荧光寿命、单线态氧磷光光谱、单线态氧磷光寿命等的测量。

HORIBA Fluorolog®-3 荧光光谱仪

作者借助外置激光器（提高激光功率），得到了平滑的单线态氧磷光发射曲线（如图2D），实现了通过NIR-II光谱完成D₂O纯度的定量分析。该仪器具有功能多样、灵敏度高等优势，NIR-II光谱平均扫描时间仅30 s。值得注意的是，该仪器与脉冲激光器相连接，能够得到不同溶剂的单线态氧寿命衰减曲线（图2E）。该仪器对发光强度很弱的单线态氧NIR-II磷光及其他稳态/瞬态相关的研究提供了广阔的平台。

图2 光敏剂PT10的光物理性质研究

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文献信息

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*

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01160

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吴鹏教授课题组简介

吴鹏，四川大学分析测试中心/化学学院教授，博导，国家优青，四川省学术与技术带头人。近年来的研究工作以室温磷光和单线态氧的光物理和光化学调控为基础，探究其在核酸检测、光动力治疗等领域的新应用。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Anal. Chem.等国际知名期刊上发表论文90余篇，H-index 38。

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