2023级博士生朱凯撰写的综述“镧系功能化氢键有机框架杂化材料的光响应传感、智能应用与仿生设计”发表于Accounts of Materials Research
氢键有机框架（Hydrogen-bonded organic frameworks, HOFs）作为一种新兴的晶态多孔材料，主要由纯有机或金属有机构建单元通过氢键相互作用构筑而成，框架可通过范德华力、静电、π-π、 C-H…π相互作用等进一步强化。功能化氢键有机框架是指通过离子交换、配位后合成修饰和原位合成等策略将外来功能物种引入HOFs框架以赋予其特定功能的杂化材料。发光功能化HOFs可以产生丰富的发光中心，能对特定的分析物或刺激表现出敏感的光响应变化（开、关或比率变化）。这些特性使功能化HOFs材料和器件能够实现对各种化学刺激甚至物理刺激的传感。我课题组自2020级博士生徐鑫始，开展了基于功能化HOFs特别是镧系功能化HOFs杂化材料在光功能应用、光响应传感、智能检测与仿生模拟方面的系统工作，相关结果先后Adv. Mater、Adv. Funt. Mater.、Adv. Opt. Mater.、Adv. Health. Mater.、Mater. Horiz.、J. Mater. Chem. A、Inorg. Chem. Front.、Anal. Chem.、ACS Sensors、ACS Appl. Mater. Interface、Inorg. Chem.等国际重要期刊发表研究论文25篇。近期2023级博士生朱凯撰写的综述性文章“Lanthanide Functionalized Hydrogen-bonded Organic Framework Hybrid Materials: Luminescence Responsive Sensing, Intelligent Applications and Biomimetic Design”发表于Accounts of Materials Research。
镧系功能化HOFs（Ln@HOFs）作为功能化HOFs最重要的亚类之一，集成了HOFs固有的光致发光和Ln3+离子的特征发射，是一类优异的光响应传感材料。在传感技术智能化发展的时代，机器学习方法将逐渐应用于光响应传感领域。并且，由于HOFs材料优异的溶液加工性能，HOFs很容易制成柔性薄膜器件。功能化HOFs器件可以作为仿生传感器的设计载体。通过将仿生策略与功能化HOFs发光传感器相结合，可以大大提高传感器的传感性能和多样性。
该综述首先总结了功能化HOFs材料用于典型分析物包括气体、有机污染物、致癌物、杀虫剂、药物、生物标志物及温度的传感。此外，还进一步探究了将HOFs材料与机器学习相结合的智能应用，包括智能防伪、潜在指纹识别、智能手机识别、智能逻辑器件和智能分析平台。最后，还探索了基于各种功能化HOFs器件构建用于化学和物理刺激传感的仿生传感器。文章还对功能化HOFs材料的挑战和前景进行了展望，以期促进其在光响应传感领域的更进应用。
该研究工作得到国家自然科学基金项目21971194、22375150的支持。
论文连接：https://doi.org/10.1021/accountsmr.4c00218