王树涛、陈勇提出粘附整合分子设计概念解决了有机固体气体传感器界面稳定难题

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气体传感器在空气质量监控、食品安全评估、医疗诊断和工业安全等领域有着至关重要的应用。其中，基于有机分子的气体传感器因其分子结构和功能可调控性强而引起科学家们浓厚的兴趣。然而，气体传感器普遍面临界面粘附性能差的问题，其传感材料易于从附着的基底上剥离脱落，从而导致传感信号的衰减甚至丧失。为此，科学家们提出了几种典型的方法来增强传感材料与附着基底的界面粘附强度，包括引入有机/无机粘附剂或高温煅烧等，但是这些策略并不适用于有机分子基的传感器件。因此，发展强界面粘附的有机分子基气体传感器仍然面临巨大挑战。

图1. PDMS-Pt-L气体传感器的设计策略

图2. PDMS-Pt-L传感器优异的气体传感性能和机械稳定性

　　鉴于此，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员和陈勇研究员受生物系统中嗅觉受体蛋白结构-功能的启发，提出一种AIA（Adhesive-Integrated-Agent）策略（图1），即粘附单元与传感单元整合策略，在一个分子内集成粘附单元与传感单元，同时实现稳定且高灵敏的气体检测。系统的实验和理论研究结果表明，AIA策略显著增强了传感单元与基底的界面粘附强度，同时保证了其优异的气体传感性能。此方法制备的传感阵列在强烈超声、胶带剥离和反复弯曲的测试下，仍然可以保持完整的阵列结构和优异的传感性能（图2）。
　　此工作开辟了一种新的分子设计策略用于制备稳定的气体传感器件，以“A Bioinspired Adhesive-Integrated-Agent Strategy for Constructing Robust Gas-Sensing Arrays”为题发表在Advanced Materials上。


　　论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202106067


       文章来源：理化所
       王树涛，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，课题组长，入选国家杰青, 国家“万人计划”青年拔尖人才以及“引进国外杰出青年人才计划”。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，如抗粘附界面材料、高效生物识别粘附界面和器件以及疾病早期诊断等方面的研究。率先提出“结构匹配与分子识别”协同的生物识别粘附效应，并用于癌症检测，比传统细胞分离方法灵敏度提高1000倍，因此获2010年世界科技奖提名。曾获2006年中国重大科学进展，2008年中国科学院优秀博士论文（50篇），2009年全国百篇优秀博士论文提名奖，2013年中国化学会青年化学奖等奖项。发表SCI论文140余篇，其中包括Angew. Chem.（9篇），Adv. Mater.（20篇），JACS (2篇)，Nat. Protocol.(1篇) 他引4200余次，H因子39。授权中国专利8项，美国专利2项。并先后在Chemical Review, Chemical Society Review, Annual Review Nano Research, Account of Chemical Research, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Chemistry Review, MRS Bulletin等国际著名杂志发表邀请综述，英文专著3章。研究成果多次被Nature, Nature medicine，Science Daily，Chem&Eng News，Materials Views China，Material Today，Lab Chip等亮点报道。被Nature Chemistry的“The Sceptical Chemist”、Asia-Pacific Biothech News的“People Watch”、China Science Daily等做了人物专访报道。
         陈勇，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划-引进国外杰出人才”。2002年毕业于西南师范大学化学化工学院，获理学学士学位，2007在中国科学院理化技术研究所获有机化学专业博士学位，2007年至2011年在香港大学化学系支志明院士研究组从事博士后研究，2011年回中国科学院理化技术研究所工作并入选中国科学院“百人计划”。目前承担多项国家973计划、基金委、裘搓基金等研究课题和子课题。主要从事金属配合物超分子自组装以及太阳能光电化学转换研究，在国际知名刊物Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Chem. Commun., Org. Lett.等杂志上发表论文50多篇，研究结果被Nature China以研究亮点报道。