Biplane Ion‐Pairing Induced Supramolecular Assembly for High‐Performance Uranium Detection

材料科学 超分子化学 超分子组装 纳米技术 配对 离子 结晶学 有机化学 晶体结构 凝聚态物理 冶金 化学 超导电性 物理
作者
Zhen Su,Lixin Zhang,Huiqing Zhang,Yushu Li,Qingqing Guan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.202418952
摘要

Abstract It is still challenging to directly recognize the anionic species [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− , the dominant species in the environment (82%‐93%), using current optical probes because of the adverse effects of its thick hydration shell on binding interactions. In this study, a water‐soluble Pt(II) methylated terpyridine complex ([Pt(CH 3 ‐tpy)NCO] + ) supramolecular probe is designed to directly target [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− by a new strategy of thick hydration shell overlapping arrangement. The optical response demonstrates excellent selectivity among ≈30 investigated interfering substances, along with rapid response (≈15 s), high sensitivity (64.1 n m ) and dual‐signals. It is confirmed both experimentally and theoretically that the superior detection performance is attributed to the formation of a unique supramolecular structure featuring biplane‐like building block, bicolumnar stacking and water‐bridged anionic networks, via the overlap of thick hydration shells of aligned [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− to boost a superentropic driving force, and the distinguishable dual‐signals arises from the emergence of four types of Pt‐Pt interactions, generating low‐energy metal‐to‐metal charge transfer adsorption/emission. In addition, a [Pt(CH 3 ‐tpy)NCO] + ‐based hydrogel platform is constructed for detecting both anionic and cationic uranium, with a detection limit of 14.89 fg. This work unlocks not only a way to directly detect [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− , but also a new idea for sensing ions with extreme thick hydration layers.
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