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内容大纲
薄膜基荧光传感是基于分子材料的激发态实现传感的技术,在微痕量CBRN(化学、生物、放射性物质和核素)类物质探测中具有巨大的应用潜力。本书修订版涵盖了荧光传感基本原理、敏感薄膜制备策略、薄膜器件化方式、典型薄膜基荧光传感器结构与性能,以及薄膜基荧光传感器发展趋势等内容,比较完整地反映了薄膜基荧光传感技术的发展和应用现状。
本书内容丰富、理论联系实际,可以作为相关专业高年级本科生和研究生教学用书,对于从事荧光、分子材料、传感器领域科学研究、产品开发与应用的人员也有重要的参考价值。 -
作者介绍
房喻,陕西省西安市人,英国兰卡斯特(Lancaster)大学高分子物理化学专业哲学博士,中国化学会常务理事,陕西省化学会名誉理事长,陕西省科普作家协会理事长,先后获得全国优秀教师、全国五一劳动奖章、全国先进工作者和国家级教学名师等荣誉/称号。 长期从事薄膜基荧光传感和分子凝胶研究工作。先后主持“863”目标导向、“重大科学仪器研制”、国防973课题、重点国际合作等项目30余项,在Nat Commun、JACS、Adv Mater、Chem Soc Rev等刊物发表论文220余篇,获授权国家发明专利38项。作为主持人先后获得陕西省科技成果奖一等奖3项、二等奖1项,获中国化学会胶体与界面化学专业委员会中国软物质研究杰出贡献奖。学生1人获全国百篇优秀博士学位论文奖,5人获陕西省优秀博士学位论文奖,1人入选中组部“青年千人计划”,1人入选国家“博新计划”。主持研制的隐藏爆炸物荧光气相探测仪和毒品荧光探测仪实现了工业化生产。 -
目录
第二版前言
第一版前言
第1章 荧光技术原理概述
1.1 常见荧光技术
1.2 Jablonski能级图和跃迁
1.2.1 光吸收过程
1.2.2 荧光发射
1.2.3 磷光发射
1.2.4 内转换和外转换
1.2.5 振动弛豫
1.2.6 系间窜越
1.3 荧光发射特征
1.3.1 斯托克斯位移
1.3.2 卡莎规则
1.3.3 镜像规则
1.3.4 荧光量子产率和荧光寿命
1.3.5 内滤效应与自吸收现象
1.3.6 荧光产生的结构基础
1.3.7 双荧光发射
1.4 荧光寿命测定
1.4.1 荧光寿命测定的主要方法
1.4.2 荧光寿命测定中的数据处理
1.5 荧光猝灭技术
1.5.1 静态荧光猝灭
1.5.2 动态荧光猝灭
1.5.3 荧光猝灭的其他形式
1.6 荧光各向异性测量
1.6.1 荧光偏振和荧光各向异性
1.6.2 旋转相关时间的实验测定
1.6.3 时间分辨荧光各向异性测量
1.7 时间分辨荧光光谱
1.8 能量转移相关过程和技术
1.8.1 辐射能量转移
1.8.2 荧光共振能量转移
1.8.3 经由电子交换的能量转移
1.8.4 不同形式能量转移的比较
1.8.5 H聚集与J聚集
1.9 荧光发射中的溶剂效应
1.10 时间分辨荧光技术应用概述
1.11 荧光传感策略
1.11.1 光诱导电子转移
1.11.2 分子内电荷转移
1.11.3 非辐射能量转移
1.11.4 激基缔合物形成
1.11.5 化学反应利用
参考文献
第2章 荧光薄膜制备的一般策略
2.1 衬底表面修饰与荧光薄膜制备
2.2 衬底表面物理修饰
2.2.1 物理涂覆
2.2.2 静电纺丝
2.2.3 高分子掺杂
2.2.4 层层自组装
2.2.5 旋涂-喷雾-层层组装联用技术
2.2.6 LB膜技术
2.2.7 分子凝胶制膜技术
2.3 衬底表面化学修饰
2.3.1 硅烷化反应
2.3.2 有机磷酸酯的表面反应
2.3.3 有机羧酸的表面反应
2.3.4 邻苯二酚的表面反应
2.3.5 含烯键或炔键化合物在衬底表面的固定化
2.3.6 其他有机化合物的表面反应
2.4 界面动态共价组装膜
2.4.1 动态共价键
2.4.2 液-液界面动态共价组装
2.4.3 气-液界面动态共价组装
2.4.4 界面共价有机骨架膜
2.5 电化学合成膜
2.5.1 电化学有机合成技术简介
2.5.2 电化学聚合
2.5.3 电化学合成膜调控因素
2.6 薄膜表征
2.6.1 非光谱学方法
2.6.2 光谱分析和显微分析方法
2.6.3 薄膜荧光性能的一般表征
参考文献
第3章 普通荧光物理薄膜的特点与传感应用
3.1 高分子包埋法所得荧光薄膜
3.2 溶胶-凝胶法所得荧光薄膜
3.3 层层自组装和Langmuir荧光薄膜
3.4 共轭荧光高分子薄膜
3.5 其他无序荧光薄膜
3.6 无序荧光薄膜传感应用的局限性与解决策略
参考文献
第4章 荧光化学组装膜的特点与传感应用
4.1 硅基材料与表面化学组装膜
4.2 小分子基荧光化学组装膜
4.3 共轭高分子基荧光化学组装膜
4.4 配合物基荧光化学组装膜
4.5 纳米粒子基荧光化学组装膜
4.6 化学组装膜传感应用的局限性与解决策略
参考文献
第5章 多孔荧光物理膜的特点与传感应用
5.1 凝胶
5.2 荧光传感与光漂白
5.3 分子凝胶的结构与应用
5.4 凝胶基荧光膜及其传感应用
5.5 可视化传感凝胶
5.6 基于非平面分子结构的多孔荧光膜
5.7 多孔荧光膜传感应用的局限性与解决策略
参考文献
第6章 荧光纳米膜特点与传感应用
6.1 纳米膜的界面限域制备
6.2 荧光纳米膜的传感应用
6.3 纳米膜的其他应用
6.4 荧光纳米膜传感应用的局限性与解决策略
参考文献
第7章 薄膜器件化与薄膜基荧光传感器
7.1 传感器与传感技术
7.2 薄膜基荧光传感器的制作
7.2.1 衬底选择
7.2.2 衬底活化
7.2.3 传感元素固定化
7.2.4 薄膜性能评价
7.2.5 膜片封装
7.2.6 工装检验
7.2.7 性能终检
7.3 敏感薄膜器件制作示例
7.3.1 衬底的选择
7.3.2 衬底清洗与活化
7.3.3 溶液配制
7.3.4 薄膜制备
7.3.5 薄膜结构检验
7.3.6 荧光测定
7.3.7 薄膜的包装储运
7.4 薄膜基荧光传感器结构
7.4.1 常规结构
7.4.2 波导管结构
7.4.3 光纤传感器结构
7.4.4 叠层结构
7.5 薄膜基荧光传感器示例
7.6 薄膜器件与荧光传感器研究建议
参考文献
第8章 薄膜基荧光传感器发展展望
8.1 表面精准有机合成与分子组装方法研究
8.2 薄膜光漂白机理研究
8.3 衬底效应研究
8.4 传感器结构研究
8.5 薄膜基荧光传感器研究建议
参考文献
附录
附录1 荧光技术发展历史中的部分重要事件
附录2 芘荧光光谱锐锋与第三锐锋强度比值(I1/I3)的溶剂依赖性
附录3 电磁辐射谱
附录4 荧光偏振与荧光各向异性
附录5 荧光寿命的直读半圆规分析技术
附录6 常见爆炸物和毒品的结构式
索引
彩图
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