创新点：团队针对传统可视化传感技术光学信息密度较小、灵敏度偏低等难点问题，以基于HP-MOFs复合荧光纳米材料的水凝胶比率荧光传感器为例，通过表面图案化策略结合定制化伪彩后处理技术，极大地提升了可视化光学传感信息的丰度和维度，在微量分析物的目视精准定量检测及高密度光学信息存储等领域展现出了巨大的应用价值。
关键词：比率荧光传感，表面图案增强可视化，高密度光学信息存储，多级孔金属有机骨架
图1 表面图案化CdTe QDs@HP-UiO-66-NH 2 水凝胶用于微量F?/碱性磷酸酶（ALP）的目视精准定量检测及高密度RGB光学信息存储
随着后工业社会和信息技术的快速发展，各类复杂信息的精准检测和保密存储需求与日俱增。作为大脑从环境中获取各种信息的最重要途径，视觉感知系统为人类提供了多维度的真实世界体验。其不仅能分辨多达1000万种颜色（色调、亮度和饱和度），还可轻易区分不同彩色图像之间的形状、大小、纹理和空间位置等特征差异。得益于人眼优异的色彩辨别能力，多种类型的可视化技术（比色、荧光、磷光和结构色等）已被开发出来，并在传感、成像、信息存储和加密等领域获得了广泛应用。然而，截至目前，只有很小一部分人类可感知的光学信息（即亮度或色调的变化）被用于开发可视化检测或信息加密技术，仅能实现对分析物的定性或者半定量的目视检测。
作为概念验证，以水凝胶比率荧光传感器为例，利用“瓶中锁船”原理，将CdTe QDs共价键合在HP-UiO-66-NH 2 的介孔孔道内，构建了多刺激响应性能优异的CdTe QDs@HP-UiO-66-NH 2 复合RF纳米材料（图2）。得益于其良好的传质性能及较高的量子点负载量，该新型RF探针对骨代谢重要生物标志物ALP及F-的荧光传感灵敏度和实用性获得了显著提升。利用定制的3D打印硅胶模具，方便地制得了尺寸参数及形状各异的表面图案化RF水凝胶。进一步将优选得到的“恐龙”图案RF传感器与基于智能手机的3D打印便携式检测设备整合，结合“互为内标”及伪彩后处理策略，成功实现了人体血清样本中ALP及F-的目视双重定量检测，且灵敏度及精确性可与荧光分光光度计相媲美（图3）。
图2 CdTe QDs@HP-UiO-66-NH 2 的合成路径以及双功能比率荧光检测过程
图3 “恐龙”图案RF水凝胶荧光照片的目视比对检测过程
综上所述，该研究成果充分证明了SPEV技术可大幅提升目视定量检测的灵敏度和准确性，为合理设计和构建下一代高性能可视化定量检测、高密度光学信息存储、多刺激响应加密和防伪等技术提供了新的思路。
WILEY
论文信息：
Surface Patterning Enhanced Visualization for Ultrasensitive Naked-Eye Detection and RGB-Based High-Density Information Storage
Yuanhua Zhang, Yan Qiu, Lan Xia, Long Yuan, Hailong Wu, Rui Shi, Anqi Chen, Kai Zhou, Mingxue Zhou, Kailian Zhang, Chunxiang Zhang*, Zhining Xia*, and Qifeng Fu*.
Advanced Optical Materials
Advanced
Optical
Materials
期刊简介
Advanced Optical Materials创刊于2013年，是一本报道材料科学领域与光-物质相互作用相关的突破性研究的跨学科国际期刊。其收录论文的研究领域包括光子学、等离激元光子学、超材料等。2021年影响因子为10.05。
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来源：藏书老王
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