新疆理化所 MOFs 传感技术攻克痕量危险物检测难题

在公共安全领域，痕量爆 炸物的快速、精准检测始终是守护社会安全的关键防线。其中，三过氧 化三丙酮（T ATP）作为一种制备简便但危险性极高的自制爆 炸物，其检测难题长期困扰着行业内外。近日，中国科学院新疆理化技术研究所的一项突破性研究，为 T ATP 检测领域带来了全新解决方案 —— 该团队成功开发出基于 Eu-MOFs 材料的一步式荧光传感技术，实现了 pg 级 T ATP 的超灵敏、高特异性检测，相关成果已发表于国际期刊 Aggregate。

传统 T ATP 检测技术的困境，一直是公共安全检测领域的痛点。目前行业内主流的检测方法多采用两步间接法，核心流程需先通过强酸将 T ATP 分解为过氧化氢和丙酮，再对分解产物进行检测。这种模式不仅操作流程繁琐，大幅增加了检测时间成本，更存在致命的技术短板：环境中残留的过氧化氢与丙酮极易干扰检测结果，引发假阳性问题，直接影响检测结论的可靠性。在公共安全现场检测中，每一秒的延误与每一次误判都可能带来严重后果，因此，开发一步式、高灵敏、高特异性的 T ATP 现场检测技术，成为行业亟待突破的关键课题。

面对这一技术挑战，新疆理化所蔡珍珍研究员与窦新存研究员带领的研究团队另辟蹊径，提出了水驱动级联反应的 T ATP 一步式荧光点亮传感策略。研究的核心创新点，在于对 Eu-MOFs（铕基金属有机框架材料）的精准设计与性能调控。团队通过调控配体中羟基数目，成功合成了一系列具有零背景荧光特性的 Eu-MOFs 材料，为实现高特异性检测奠定了基础。

经过反复试验与性能优化，当配体选用对位含有两个羟基的 2,5 - 二羟基对苯二甲酸（DHTA）时，制备的 Eu-MOF-3 材料展现出卓越的检测性能。其检测原理巧妙融合分子间作用力调控与氧化还原反应，形成独特的级联反应机制：当微量水分子接触 Eu-MOF-3 材料时，会率先将材料内配体的强分子内氢键转化为弱分子间氢键，为后续反应打开通道；此时，T ATP 的强氧化性会迅速断裂这一转化后的氢键，同时将配体从烯醇式氧化为酮式，触发材料的荧光 “点亮” 效应。这一完整的级联反应过程，无需预先分解 T ATP，直接实现对目标物的一步式检测。

性能测试数据印证了该技术的领先优势。实验结果显示，Eu-MOF-3 材料对 T ATP 的响应时间不足 1 秒，实现了超快速检测；检测限低至 36.1 nM，达到 pg 级痕量检测标准，能够精准捕捉极微量的 T ATP 存在；更重要的是，该技术展现出极高的检测特异性，有效规避了环境中过氧化氢、丙酮等物质的干扰，从根本上解决了传统方法假阳性的难题。

为推动技术落地应用，研究团队进一步开展了成果转化探索。他们成功构建了玻璃纤维基传感薄膜，并搭建了便携式检测系统，通过实际场景验证，该系统可高效实现痕量 T ATP 颗粒的现场快速检测，完全适配公共安全安检、应急处置等实际应用场景的需求。这一突破，不仅验证了水驱动级联反应策略的实用性，更为 MOFs 材料的功能化定制提供了全新思路，推动新型传感体系的构建与发展。此次新疆理化所的研究成果，是仪器设备与传感技术领域的重要突破，不仅为 T ATP 检测提供了高效、可靠的技术方案，更在 MOFs 材料应用与公共安全检测的交叉领域，树立了技术创新的典范。未来，随着该技术的进一步优化与推广，将为公共安全保障体系注入更强大的技术力量，为社会安全稳定筑牢坚实防线。