近紅外染料高科技前沿應用及工業化生產
近紅外光由于在傳播過程中受到干擾很小,對物質透明性好,目前已成為一個新興的、具有獨特功能的光學領域,其在軍事偵察、紅外偽裝、物質分析、醫療檢測、感光、光聚合、非線性光學材料等多個領域發揮著重要作用,但國內研究的廣度和深度難及國外水平,所能提供的品種單調,遠不能滿足實際需求。另外,目前應用熒光或生物發光進行活體成像已發展成為生物學研究最重要的技術之一,但仍存在關鍵的問題有待克服或突破:1) 現用于活細胞熒光成像特別是用于高含量分析的熒光探針的光穩定性差,即光漂白;2) 目前熒光探針的熒光效率仍有待提高,一般需利用較高濃度的熒光探針,從而對細胞會產生很大的毒性,也降低熒光探針在空間的分辨率;3) pH敏感且Stokes位移小,易產生濃度淬滅效應,特別是應用于水相體系中會發生嚴重的熒光淬滅效應;4) 許多生物體及其組織在可見光的激發下自身會發射熒光,嚴重干擾生物樣品的熒光檢測和造影。目前較多熒光染料(如芘、羅丹明、BODIPY類、萘酰亞胺類等)的吸收光譜和熒光光譜都在紫外可見區域,缺點是:短波長光對生物樣品活性具有較大的損害;生物樣品中某些成分的自發熒光會形成很強的背景干擾;波長越短的光的散射光干擾強,因為散射光的強度與波長的六次方成反比。而波段在650-900 nm區域的近紅外光的激發和檢測可避免環境和生物樣品產生的背景噪聲,可以有效地避免生物樣品的自吸收和自熒光的干擾。同時,近紅外譜區域工作是實現低成本儀表檢測的主要步驟,由于電信業的發展,已能以低成本廣泛實現NIR光纖和半導體技術。
華東理工大學
2021-04-13