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單線態(tài)氧特征磷光發(fā)射測定D2O純度 | 前沿用戶報道

來源：HORIBA科學(xué)儀器事業(yè)部 2022年02月18日 08:35

供稿：郎云賀

成果簡介

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

背景介紹

重水（D₂O）在核工業(yè)及生物有機(jī)分析等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但由于D₂O與H₂O的物理性質(zhì)極為相似，加之D₂O具有強(qiáng)吸濕性，致使區(qū)分D₂O和H₂O*具挑戰(zhàn)。單線態(tài)氧的特征磷光發(fā)射（1270 nm，NIR-II）具有半峰寬窄、信號干擾小的特點(diǎn)，能夠有效區(qū)分D₂O/H₂O。

圖文導(dǎo)讀

單線態(tài)氧的特征磷光發(fā)射強(qiáng)度與溶劑相關(guān)。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(tài)氧非輻射失活，表現(xiàn)為更弱的信號強(qiáng)度（圖1A）。目前，最直接、方便產(chǎn)生單線態(tài)氧的方式是通過光敏過程（圖1B）。然而，常規(guī)情況下該特征磷光發(fā)射非常弱，難以滿足定量分析的要求。

圖1 光敏氧化產(chǎn)生的¹O₂特征磷光發(fā)射區(qū)分H₂O和D₂O

四川大學(xué)吳鵬教授團(tuán)隊(duì)篩選具有優(yōu)良光敏穩(wěn)定性、較高單線態(tài)氧量子產(chǎn)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(fā)光源，通過提高激光功率增強(qiáng)了光敏氧化產(chǎn)生的單線態(tài)氧1270 nm磷光發(fā)射信號。信號采集時間約30 s，最終實(shí)現(xiàn)D₂O純度的定量分析與檢測。

收集¹O₂的弱磷光發(fā)射信號的儀器設(shè)置

在本研究中，主要是由四川大學(xué)分析測試中心分子光譜組瞬態(tài)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(tài)氧磷光光譜、單線態(tài)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(tài)氧磷光發(fā)射曲線（如圖2D），實(shí)現(xiàn)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(yōu)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(tài)氧壽命衰減曲線（圖2E）。該儀器對發(fā)光強(qiáng)度很弱的單線態(tài)氧NIR-II磷光及其他穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)相關(guān)的研究提供了廣闊的平臺。

圖2 光敏劑PT10的光物理性質(zhì)研究

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文獻(xiàn)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(xué)分析測試中心/化學(xué)學(xué)院教授，博導(dǎo)，國家優(yōu)青，四川省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人。近年來的研究工作以室溫磷光和單線態(tài)氧的光物理和光化學(xué)調(diào)控為基礎(chǔ)，探究其在核酸檢測、光動力治療等領(lǐng)域的新應(yīng)用。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Anal. Chem.等期刊上發(fā)表論文90余篇，H-index 38。

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