美加學者研制高靈敏度可容性溶解分子光學壓力傳感器

　　美國約翰內斯古騰堡大學（JGU）和加拿大蒙特利爾大學的化學家開發出了一種能夠非常精確的測量光學壓力的分子系統。紅寶石是這些化學家靈感的源泉。然而，這種由JGU無機化學和分析化學研究所的Katja Heinze教授和蒙特利爾大學的Christian Reber教授領導的團隊開發的物質是水溶性分子，而不是不溶性固體。就像紅寶石一樣，這種分子中含有鉻元素，從而使其呈現紅色，這就是為什么它也被稱為分子紅寶石。這種“紅寶石”可用于測量固態壓力以及溶液中的壓力。因此，該分子系統在材料科學，均相和多相催化領域以及需要監測壓力變化的所有可想到的領域中具有潛在的應用。該研究結果最近發表在Angewandte Chemie International Edition上。

固體（紅色）和溶解（黃色）狀態的分子狀紅寶石可用于無接觸光學壓力測量

　　用分子紅寶石測量壓力非常簡單，用藍光照射相關部位以被分子紅寶石吸收，然后由分子紅寶石發射紅外輻射。根據光子壓力，發射光的能量以非常敏感的方式變化，然后可以從發光能量讀取實際壓力。

　　Heinze團隊的Sven Otto博士在蒙特利爾大學Reber的實驗室中進行了高達45,000 bar的精密壓力發光測量。“蒙特利爾的實驗工作是一次很棒的經歷，成功的證明了這個概念是非常奇妙的事情，”Otto說，“在鉆石砧座中使用的最高壓力大約是海洋中最深處壓力的45倍”。“我們用這種分子材料觀察到的效果非常驚人，”Christian Reber教授補充道，他是高壓發光光譜學的專家，現在是德國學術交流中心資助的美因茨大學的DAAD客座科學家。實際上，分子紅寶石晶體的效果比常用的寶石紅寶石高20倍。

　　全新應用的機會

　　使用鉻基材料的光學壓力測量原理并不新鮮。然而，到目前為止，所有研制的材料都像紅寶石一樣完全不溶。目前尚未實現使用單一類型的溶解分子物質壓力測量并直接報告溶液中的壓力變化。“然而，我們研制的分子紅寶石可以解決這個問題，”Katja Heinze教授說。“我們希望我們的研究結果將為完全不同的應用測量鋪平道路，最終超越傳統的測量方式，我們目前正在朝著這個方向努力。”