近日，房喻院士研究团队在Chemical Society Reviews上发表了薄膜荧光传感的分子设计与材料构筑相关综述文章，黄蓉蓉博士为第一作者，房喻教授、丁立平教授及新加坡科技设计大学刘晓刚教授为通讯作者。

图 1. 影响薄膜荧光传感器传感性能的关键因素（薄膜材料、硬件结构、电子学、数据采集与处理等）。注解：*商业仪器的光学系统结构；**由Swager等人发明的器件结构；***由Fang等人发明的器件结构。

 随着智能化社会的到来，传感器作为连接现实世界与虚拟信号的主要媒介，已渗透于人类生产生活的各个方面，包括工农业生产、国防安全、医疗健康和环境监测等。也正因如此，传感器已被纳入“‘十四五’规划”和2035年远景目标纲要之中。作为光学传感技术领域的分支之一，荧光传感技术在对各种化学物质、生物物种和物理量进行检测或测量中发挥着不可或缺的作用。相对于均相（溶液）传感器，薄膜传感器具有不污染待测体系、可重复使用、易于器件化等优点，因而备受青睐。

图 2. 敏感荧光薄膜创制的两个关键方面，即荧光单元创新与活性层结构调控。光稳定性和薄膜结构的多孔性是获得高性能敏感薄膜必要条件，基质效应也须引起重视。

  作为入选2022年度IUPAC化学十大新兴技术之一，薄膜荧光传感器（Film-based Fluorescent Sensors, FFSs）以其卓越的探测性能、高度的功能可设计性、优异的可集成性，以及低功耗和易于小型化等特点成为国际公认的新一代最具发展潜力的微痕量物质探测技术。在过去的二十多年里，高性能薄膜荧光传感器在爆炸物、毒品、化学战剂、挥发性有机化合物，乃至温度、紫外光、湿度等的检测或测量方面取得了显著进展。部分薄膜荧光传感器已从实验室研究迈向了实际应用阶段，展示了其在经济社会发展中的重要价值。此外，出版物数量的增加也突显了薄膜荧光传感器在传感技术领域中的影响日益增长。许多工作致力于荧光敏感材料的创制和传感设备的开发，已取得了显著的进展，推动了FFS的发展。然而，到目前为止，能成功进入了市场并投入实际应用的传感器并不是很多，主要包括基于有机发光分子材料的毒品和爆炸物探测器，以及基于稀土发光材料的氧气和温度传感器。因此，加快传感器研究向实际应用转化的步伐仍然任重而道远。在实际使用中，传感器表现出的传感灵敏度、选择性、响应速度，以及传感器的重复使用性能都决定着一种新发展的传感器能否获得实际应用。要获得高性能薄膜荧光传感器，敏感薄膜材料的制备和性能提升是关键，而这些都离不开荧光单元的理性设计和薄膜材料的可控构筑。

图 3. 不同薄膜制备技术和策略，以及从普适性、简易性、薄膜均一性、薄膜厚度可调性和多孔性等方面对不同制备技术的比较。

  房喻教授、丁立平教授，联合新加坡科技设计大学刘晓刚教授等人，共同撰写综述性文章，系统回顾了过去二十多年来薄膜荧光传感领域的研究进展，重点介绍了荧光分子设计和活性层结构调控方面的代表性成果。该综述详细介绍了几类常用的有机荧光小分子，以及与传感过程相关的激发态过程。同时，还深入探讨了六种不同的薄膜材料制备技术和策略，分析了各自的优缺点。此外，该综述还讨论了薄膜光稳定性和基质效应对薄膜荧光传感器传感性能的影响。最后，作者进一步展望了这一新兴领域未来发展面临的机遇和挑战。

  Chemical Society Reviews是英国皇家化学会出版的一本顶尖期刊，发表高影响力、高权威性和高可读性的综述论文。从1947年创办的前身Quarterly Review of the Chemical Society 算起，Chemical Society Reviews在这 70 多年里发表了许多影响深远的综述论文，已经成为化学科学领域最具影响力和认可度的期刊之一，同时在所有科技期刊中也长期稳居各种影响力指标排名前列。

第一作者：新加坡科技设计大学博士后黄蓉蓉

通讯作者：新加坡科技设计大学刘晓刚教授， 陕西师范大学丁立平教授、房喻教授

全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d4cs00347k