荧光传感器及分子识别
荧光传感器及分子识别
赵劲松 200425135
基于激发态过程机理的荧光传感器及离子识别
赵劲松 200425135
摘要：荧光化学传感器融合了超分子化学、光物理化学、有机合成化学的研究内 容，由于其具备荧光分析法的高灵敏度特点而引起人们的普遍关注。不同的荧光 传感机理被应用到传感器的设计上，以适应不同的传感体系。本文综述了几种激 发态过程的荧光传感机理并介绍其在离子识别中的应用。
到抑制。通过对比实验，发现跟单独的 2,3-二吡咯-喹喔啉相比，受体 7 通过 FRET
[7]
进行传感的灵敏度有所提高 。
λ: 315~365 nm
FRET
λ: 495 nm
7
受体分子8利用结合前后供体的发射光谱与受体的吸收光谱重叠程度的不 同，从而选择性进行Al3+的传感[8]。分子中邻羟基苯基三唑自身不发荧光，与Al3+ 结合后荧光有所增强（尽管仍很弱），但其发射光谱与香豆素343的吸收光谱重 叠程度大为增加，能量转移效率提高，达到信号放大之目的。在甲醇-水（1:1） 的pH 5.0缓冲溶液中，以350 nm光激发受体8（邻羟基苯基三唑的吸收峰），Al3+ 的加入使香豆素343的荧光增强7倍，检测限为50 nM，其它金属离子除Cu2+和Fe3+ 使受体8荧光猝灭外，对测定无影响。
同样为选择性识别Hg2+的荧光传感器，受体4以荧光素为荧光团，同时在受 体中引入硫原子以增加与Hg2+的结合能力。在pH = 7的缓冲溶液中，受体4存在 从苯胺到荧光素的PET过程，荧光量子产率仅为0.04。随着Hg2+的加入，苯胺到 荧光素的PET过程被抑制，受体的荧光强度增加5倍，光谱略有红移。干扰实验 表明除Cu2+外，其它金属离子的存在对Hg2+的检测并不干扰[4]。
荧光探针在生物传感器中的应用研究
荧光探针在生物传感器中的应用研究生物传感器是一种能够将生物成分转化为电信号的装置，利用生物成分的特异性，能够用来检测生物分子的存在和活性。
其中，荧光探针是生物传感器领域中常用的一种探针。
荧光探针可以通过荧光强度的变化来监测目标分子的浓度、特异性和空间分布等信息。
本文将会详细介绍荧光探针的工作原理，以及其在生物传感器中的应用研究进展。
一、荧光探针的工作原理荧光探针是一种可以发出荧光信号的分子，可以通过结构设计，实现特定的识别和信号放大功能，从而用于检测并定量分析特定的生物分子。
荧光探针的荧光发射强度受到多种因素的影响，例如环境温度、溶液 pH 值、离子强度等。
这些因素的变化都会影响荧光信号的强度和波长，从而影响荧光探针的检测灵敏度和特异性。
荧光探针的设计主要依据其工作原理。
其工作原理包括两个方面：第一，荧光探针与靶分子之间的特异性识别，这是实现高灵敏度和高特异性的关键。
第二，荧光探针与靶分子结合后会发生光化学反应或荧光共振能量转移等过程，导致荧光信号的变化。
二、荧光探针在生物传感器中的应用虽然许多荧光探针已经被广泛应用于生物传感领域，但生物分子的复杂性和多样性仍然对荧光探针的设计和应用提出了一些挑战。
以下是荧光探针在生物传感器中的应用研究进展的几个典型案例。
1. 荧光探针在生物标签上的应用生物标签是一种将荧光探针结合到所需要监测的靶分子上，用于定量或定性检测靶分子的方法。
由于靶分子的多样性，生物标签的设计和制备需要根据不同的靶分子结构特点进行调整。
目前，荧光探针在生物标签的应用主要包括：DNA/RNA中的荧光探针、细胞荧光探针和蛋白质荧光标记。
2. 荧光探针在病原体检测中的应用病原体的检测一直是生物传感器研究的主要领域之一。
荧光探针的出现不仅提高了检测病原体的检测灵敏度和特异性，同时也简化了检测过程。
例如，荧光共振能量转移（FRET）技术结合荧光探针可以实现快速、高灵敏度的单细胞病毒检测。
3. 荧光探针在人类疾病监测中的应用除了病原体检测，荧光探针还广泛应用于人类疾病监测领域。
荧光传感器的工作原理及应用
荧光传感器的工作原理及应用1. 背景介绍荧光传感器是一种用于检测和测量目标物质的荧光信号的设备。
它利用目标物质与特定的荧光探针相互作用产生荧光信号的原理，实现对目标物质的快速、灵敏和准确的检测。
荧光传感器具有广泛的应用领域，如生物医学、环境监测、化学分析等。
2. 工作原理荧光传感器的工作原理基于目标物质与荧光探针的相互作用。
荧光探针是具有荧光特性的化合物，其荧光特性受目标物质的影响。
当荧光探针与目标物质相互作用时，荧光探针的荧光特性发生改变，导致荧光信号的强度、发射波长或寿命发生变化。
荧光传感器通过测量这些荧光信号的变化来确定目标物质的存在和浓度。
3. 荧光传感器的应用荧光传感器在许多领域中都有广泛的应用，以下是其中几个常见的应用领域：•生物医学应用：荧光传感器在生物医学领域中被广泛应用于药物筛选、疾病诊断、生物标志物检测等。
通过与特定的生物分子相互作用，荧光传感器可以实现对生物活性分子的快速检测和定量分析。
•环境监测应用：荧光传感器在环境监测中可以用于检测污染物、重金属离子、有机物等。
通过与目标物质相互作用产生的荧光信号变化，荧光传感器可以实现对环境中有害物质的高灵敏度、高选择性的监测。
•食品安全检测：荧光传感器可以用于食品安全领域的快速检测，如检测食品中的农药残留、重金属离子、食品添加剂等。
通过与目标物质的相互作用，荧光传感器可以实现对食品中有害物质的高灵敏度和高准确度的检测。
•化学分析应用：荧光传感器在化学分析领域中被广泛应用于分子识别、结构分析等。
通过与目标物质的相互作用，荧光传感器可以实现对化合物的定量测量、分子识别和结构分析。
4. 荧光传感器的优势荧光传感器相比于其他传感器具有几个显著的优势：•高灵敏度：荧光信号具有极高的检测灵敏度，即使在低浓度目标物质的情况下也能够快速和准确地检测。
•高选择性：荧光传感器可以通过调整荧光探针的结构和性质来实现对特定目标物质的高选择性，从而排除其他干扰物的影响。
化学荧光传感器的设计与应用
化学荧光传感器的设计与应用随着现代科学技术的迅速发展，人们对于化学荧光传感器的设计与应用的研究也越来越深入，这一领域与许多其他领域如环保、生命科学、材料科学、生态学等都有着密切的关系。
本文将从化学荧光传感器的基本原理、设计与应用这几个方面进行探讨。
一、化学荧光传感器的基本原理化学荧光传感器通常指一种可以将化学过程变化转化为荧光强度、荧光寿命、荧光光谱等信息的材料或装置，这种材料或装置一般都包括以下几个部分：荧光物质、受体、配体、传感器构型。
其中，荧光物质是用于检测的物质，受体是识别分子产生反应的部分，配体是与受体配对的分子，传感器构型则是将这些部分组合在一起的方式。
化学荧光传感器的原理在于受体和配体之间的特定识别。
当配体进入受体中时，会改变荧光物质的荧光特性，从而实现检测受体周围环境的变化。
例如，当某种化学物质存在于受体周围时，这种化学物质与配体结合，导致荧光物质的荧光特性发生改变，荧光物质的荧光信号也因此发生变化，从而实现检测该种化学物质的含量。
二、化学荧光传感器的设计在设计化学荧光传感器时，通常需要考虑以下几个方面：1. 选择适合的荧光物质荧光物质的选择会影响到传感器的荧光特性和响应特性，因此需要根据具体需要来选择合适的荧光物质。
例如，在检测某种气体存在时，可以选用与该气体具有高灵敏度和高选择性的荧光物质。
2. 设计合适的受体和配体受体和配体是化学荧光传感器的核心部分，因此需要设计出合适的受体和配体，以实现对目标化学物质的快速、准确检测。
受体和配体的设计需要考虑到它们之间的亲和力、特异性、稳定性等因素。
3. 确定合适的传感器构型传感器构型是将荧光物质、受体、配体组合在一起的方式。
在确定传感器构型时，需要考虑到各组分之间的空间位置及其相对应的荧光特性。
例如，荧光物质需要与受体相互作用，从而实现化学物质的检测。
三、化学荧光传感器的应用化学荧光传感器的应用广泛，主要涉及环境监测、食品安全、医学诊断、生物学等领域。
化学传感技术在生命科学中的应用
化学传感技术在生命科学中的应用生命科学是一个极其广泛的学科领域，包括生物学、化学、物理学等多个学科。
其中，化学在生命科学中发挥着重要的作用，亦是生命科学中不可或缺的一部分。
随着科技的发展，化学传感技术在生命科学中的应用越来越广泛，成为重要的研究工具之一。
化学传感技术是一种通过一定的方法将荧光分子或其他物质作为感受体，通过与待检测物质的反应来有效地检测和定量目标物质浓度的技术。
化学传感技术具有非常高的灵敏度和选择性，可以检测到非常微小的浓度变化。
在生命科学研究中，化学传感技术不仅可以用于定量分析，还可以用于实时监测等方面。
在生命科学领域中，化学传感技术的应用非常广泛。
下面就从荧光检测、分子识别、药物筛选等几个方面来探讨其在生命科学中的应用。
一、荧光检测荧光检测是化学传感技术最常用的应用之一。
通过标记荧光物质，即可用于检测各种化合物和生物分子。
例如，蛋白质的检测、DNA序列的检测、细胞内各种离子的检测以及肿瘤组织的检测等都可以使用荧光检测方法。
荧光分子标记技术被广泛用于实时监测细胞进程和疾病进程，不仅可以得到定量结果，还可以获取动态过程的信息。
这在生命科学领域中具有重要的研究价值。
二、分子识别分子识别是化学传感技术的一种重要应用，通过与待检物质的专一性相互作用来将目标物质与其他化合物区分开来。
传感器是一种新兴的小分子制备技术，在生命科学领域中得到了广泛的应用。
使用分子传感器还可以检测药物和毒素等害虫。
这种传感器还可以户外环境和污染物的监测中使用。
三、药物筛选药物筛选是化学传感技术在生命科学领域中的另一重要应用。
药物筛选可以帮助选择有潜力的药物，并且具有依据每种化合物在某一类型或功能的细胞中的效果进行特异性识别或筛选。
使用化学传感技术筛选药物可以加快药物的研发效率，大大降低研发成本。
因此，药物筛选在生命科学的研究中是一个非常重要的领域。
总之，化学传感技术在生命科学领域的应用正在不断扩大。
随着研究方法的不断深入，化学传感技术的应用必将成为一个重要的研究工具，并为生命科学领域带来更多的发展机会。
生物分子传感器及其应用
生物分子传感器及其应用生物分子传感器是一种能够检测生物分子的高灵敏度、高选择性、高实时性和高灵活性的生物传感器。
它由分子识别层、传递信号层和信号输出层组成，可以应用于食品安全、环境监测、医学诊断等领域。
一、生物分子传感器的分类生物分子传感器根据传递信号的方式分为电化学传感器、荧光传感器和光学传感器。
其中，电化学传感器是一种利用电化学方法检测分析物的生物传感器。
荧光传感器是利用荧光分子与分析物识别或反应的生物分子传感器。
光学传感器则是通过光的特性检测分析物的一类传感器。
二、生物分子传感器的主要应用1、食品安全生物分子传感器可以检测食品中的有害物质和营养成分。
例如，检测水中的重金属和有机污染物，检测食品中的添加剂和农药残留等。
生物分子传感器还可以检测食品中的营养成分，如维生素、蛋白质、糖类等。
2、环境监测生物分子传感器广泛应用于环境污染监测，如检测水、空气、土壤中的污染物。
生物分子传感器可以对污染物的类型、浓度和来源等进行准确的监测和识别，从而保障环境安全。
3、医学诊断生物分子传感器在医学诊断中也得到了广泛应用。
例如，人类乳腺癌的检测、药物快速筛选和细胞分离等。
生物分子传感器的高精度和高灵敏度使其成为临床应用的重要工具。
三、生物分子传感器的展望随着科技的不断发展和应用场景的不断扩展，生物分子传感器将有更广阔的应用前景。
例如，基于人工智能和机器学习的生物分子传感器将能够通过大数据分析和智能算法实现更加精准的检测和识别。
此外，生物分子传感器还可以与微流控技术结合，将传感器和实时分析器件集成在微流体芯片中，实现更加便携式和高通量的检测。
分子传感器的设计及应用研究
分子传感器的设计及应用研究传感器是一种用来检测、感知和测量某些特定物理量或化学量的器件。
随着人们对环境和生命科学的深入研究，对分子传感器的需求越来越迫切。
分子传感器是一种能够检测和识别分子的器件，可以应用于物质的检测、生物学分析、医学诊断等领域。
在分子传感器的设计和应用研究中，关键的技术包括分子识别、信号转换和信号传输。
本文将介绍分子传感器的设计原理和应用研究。
一、分子传感器的设计原理分子传感器的设计原理是利用特定的分子与被测物之间的相互作用，实现被测物的检测和识别。
因此，分子传感器的关键是寻找具有高选择性和灵敏度的分子识别元件。
目前常用的分子识别元件包括抗体、核酸、酶、化学传感器、生物传感器等。
1、抗体抗体是一种高度选择性和灵敏的分子识别元件，可以与特定分子发生可逆结合。
利用抗体制备的分子传感器可以检测各种物质，如有害物质、药物、激素、病原体等。
但是，抗体的制备和稳定性成本较高，且易受温度、pH值等条件的影响。
2、核酸核酸是一种可以与基因组中的DNA和RNA配对的分子识别元件，利用核酸制备的分子传感器可以识别和检测基因序列、病原体等。
但是，核酸的特异性较低，易受到杂质干扰。
3、酶酶是一种具有高度选择性、灵敏性和特异性的分子识别元件，常用于生物传感器中。
例如，利用葡萄糖氧化酶可以制备出检测葡萄糖的传感器。
但是，酶易受到温度、pH值等条件的影响，且耗时耗费较大。
4、化学传感器化学传感器是一种利用化学反应实现分子检测的方法。
常用的化学传感器包括光学传感器、电化学传感器等。
例如，利用荧光基团的发光性质制备的荧光传感器可以实现对物质浓度的精确检测。
但是，化学传感器易受到杂质干扰，且需要复杂的合成和表征过程。
5、生物传感器生物传感器是一种利用生物分子实现分子检测的方法。
例如，利用酵母细胞表达的受体蛋白可以制备出生物传感器，用于检测激素、神经递质等生物分子。
但是，生物传感器需要复杂的制备和表征过程，且需要保持一定的生命活性，否则易失去灵敏性和选择性。
有机分子的分子识别与传感研究
有机分子的分子识别与传感研究近年来，有机分子的分子识别与传感研究在化学领域引起了广泛关注。
有机分子的分子识别是指通过特定的信号与目标分子相互作用，从而实现目标分子的识别和检测。
传感则是指利用分子识别过程中产生的信号来传递信息，可以应用于监测环境变化、生物活性检测等众多领域。
在有机分子的分子识别中，最为常见的策略是利用分子间的相互作用来实现目标分子的识别。
其中，氢键是一种重要的相互作用方式。
氢键是指一个氢原子与一个电负性原子形成的非共价相互作用，其强度与方向性使其成为分子识别中理想的相互作用方式。
通过巧妙设计分子结构，可以实现对不同目标分子的高选择性识别。
例如，通过在分子结构中引入特异的功能基团和空间构型，可以实现针对金属离子、生物小分子等目标分子的选择性识别。
除了氢键之外，还有其他非共价相互作用可以用于有机分子的分子识别。
静电相互作用是指带有相反电荷的分子之间发生相互作用，通过调控分子表面的电荷分布，可以实现对目标分子的识别。
疏水相互作用是指水和非极性分子之间的相互作用，通过调控分子疏水性，可以实现对疏水性目标分子的识别。
除了分子间的相互作用，还可以利用分子内的相互作用来实现目标分子的识别。
例如，通过利用分子内的旋转、振动、荧光等特性，可以实现对目标分子的高选择性识别。
这种基于分子内相互作用的分子识别策略，在分子传感领域得到了广泛的应用。
分子识别的结果往往通过信号进行传递，因此分子传感是分子识别研究的重要一环。
传感信号可以通过光学、电化学、荧光等方式进行传递。
光学信号传感是指通过分子结构或染料的光学性质变化来传递信息。
例如，当目标分子结合到分子识别器上时，可以引起其吸收光谱的变化，从而实现目标分子的检测。
电化学信号传感是指通过纳米材料或电极表面修饰的分子结构，利用电化学信号的变化来实现目标分子的检测。
荧光信号传感是指通过荧光染料的变化来传递信息，荧光信号的强度、位置和寿命等参数可以被调节，使得荧光传感在生物成像等领域具有广泛应用。
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《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135基于激发态过程机理的荧光传感器及离子识别赵劲松 200425135摘要：荧光化学传感器融合了超分子化学、光物理化学、有机合成化学的研究内 容，由于其具备荧光分析法的高灵敏度特点而引起人们的普遍关注。
不同的荧光 传感机理被应用到传感器的设计上，以适应不同的传感体系。
本文综述了几种激 发态过程的荧光传感机理并介绍其在离子识别中的应用。
关键词：荧光化学传感器 光物理 传感机理 离子识别一、前言分子识别是超分子化学研究的核心内容之一，最初是由有机化学家和生物化 学家在分子水平上模拟天然化合物所提出。
分子识别是指主体（受体）对客体（底 物）选择性结合并产生某种特定功能的过程，维系分子间的作用力是几种弱相互 作用力（非共价键）的协同作用。
分子识别可分为离子客体的识别和中性分子的 识别。
当客体与受体的识别基团结合时，诱导受体的物理或化学性质发生改变， 转换为可检测的宏观信号：如 NMR 中的化学位移变化、光学信号（吸光度或荧 光）的变化以及电位的变化等，此过程即为传感。
化学传感器是一类转换器，可选择性地将分析对象的信息(如酸度、浓度、粘 度、化学或生物物种等)转变为分析仪器易测量的物理信号。
目前，电化学与光 化学传感器是两个活跃的研究领域。
得益于现代电子技术的发展，电化学传感器 出现较早，该领域的研究十分活跃，新技术新方法不断出现；光化学传感器的出 现相对较晚，然而该研究领域所独具的应用性为其发展提供了便利条件，因此迅 速成为现代分析化学的前沿研究领域之一。
由于荧光内在的高灵敏度、可实时检 测及可实现远程检测等优越性，其在分子识别与传感中得到蓬勃发展。
与其它化学传感器相似，荧光传感器包含两个单元：一是识别基团，另一是 荧光团。
二者可由联接臂相联或直接相联在同一共轭体系中。
分析对象被识别时， 荧光团内在的光物理特性被影响，荧光信号的输出形式发生改变，例如荧光峰值 位置的移动，荧光量子产率的涨落，荧光寿命的变更，荧光偏振的改变以及新荧 光峰的出现等。
因此荧光团可起信息转化的作用，即将识别信息转化为光学信号，第 1 页 共 16 页《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135涉及的机理有光诱导电子转移（Photoinduced Electron Transfer, PET）、荧光共振 能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET），分子内电荷转移 （Intramolecular Charge Transfer, ICT）、激基缔合物（Monomer-Excimer）的形成 或消失、激发态分子内质子转移（Excited-state Intramolecular Proton Transfer, ESIPT）等，这些属于光物理研究领域。
准确评价荧光信号的改变并对光信号的 改变作出合理的机理解释，则需对光物理化学过程有全面认识。
本文将概述上述几种激发态信息传递机制并介绍其在离子识别与传感中的应用。
二、光诱导电子转移（PET）机理PET 热力学基础由 Weller 等于 20 世纪 60 年代末提出，用于描述分子间电子转移体系。
这一开创性工作为光诱导电子转移体系的深入研究奠定了基础。
根据 Weller 公式：∆G = Eox − Ered − ∆E0,0 − C （Eox 和 Ered 分别为给体化合物和受体化 合物的氧化和还原电位，∆E0,0 为受激化合物跃迁能量，C 为常数），当∆G 为负值 时，就会发生从电子给体到电子受体的电子转移。
对于分子内的 PET 动力学过 程则有 Marcus 理论描述。
AB于图会发荧1.生光从团A.外两外来轨来基道基团之团向间的荧时H光便O团会M方发O向生轨的从道电荧介子光于转团荧移向光外。
团来HB基O.M团外O方来、向基L的U团M电的O子L轨转U道M移之O。
间轨时道便介在荧光传感器的研究中，光诱导电子转移最先得到研究并取得巨大的成功。
图 1 描述了 PET 荧光传感器的光物理机理。
客体不存在时，荧光团被光激发后 其最高占据轨道(HOMO)的一个电子跃迁到最低空轨道(LUMO)，若外来基团（如 识别基团）的 HOMO 轨道或 LUMO 轨道介于荧光团两轨道能量之间，此时就可 以发生识别基团与荧光团的电子转移而导致荧光的猝灭，即发生光诱导电子转移 过程。
也就是说，PET 过程提供了一个电子从激发态到基态的非辐射跃迁的途径，第 2 页 共 16 页《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135降低了荧光团的量子产率，表现为荧光强度的减弱，既荧光猝灭。
PET 应用到传感器上一般需要如下几个条件，首先传感器分子中要包含一个荧光团，其应具有高的量子产率；其次还应包含电子给体（Electron Donor）， 可以发生向荧光团的 PET 过程；最后，当结合目标分子（或离子）后，会引发或抑制电子给体与电子受体间的光诱导电子转移，引起荧光团荧光猝灭或荧光恢复，实现信号报告目的（图 2）。
hυ e−hυ' hυDDWeakly FluorescentStrongly Fluorescent图 2. 基于 PET 机理的荧光传感器模型2.1 基于 PET 过程的阴离子识别与传感就大多数 PET 荧光传感器而言，其荧光团一般选用稠环类芳香化合物，因为 该类化合物具有刚性平面结构，量子产率较高，具有较强的荧光发射。
同时由于 分子内的电子离域特性，常被看作能容纳大量电子的场所。
识别基团一般含有脂 肪胺或芳香胺，其上的孤对电子可作为 PET 过程中的电子给体，以作为荧光团 的猝灭剂。
1荧光分子1为首例利用PET机理识别阴离子的荧光分子传感器[1]。
其以蒽为荧 光团，多胺阳离子为阴离子的识别位点。
在进行阴离子识别前，先对多胺进行部 分质子化，残留一个自由氨基作为荧光团蒽的猝灭剂。
当HPO42−的加入后，其羟 基与残余氨基孤对电子结合后，阻断了PET的发生，使可使蒽荧光得到恢复，表第 3 页 共 16 页《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135现为受体分子荧光显著增强，实现在在pH = 6 的水中选择性识别磷酸氢根离子 (HPO42−)。
受体分子2以硫脲盐类为阴离子识别位点，荧光团为萘。
在激发态时，会发 生从萘向硫脲盐方向的PET过程，致使萘的荧光被猝灭，在乙腈中，阴离子如AcO−与硫脲盐以静电吸引和多重氢键协同作用结合后，提高了硫脲盐的还原电位，阻 断了PET的发生，荧光强度显著增强，可实现在水中识别HPO42−和AcO−，其与 HPO42−形成2:1的配合物[2]。
22.2 基于 PET 过程的阳离子识别与传感较PET机理识别阴离子而言，阳离子的荧光识别起步较早。
大多数PET机制 阳离子传感器分子中，一般将结合阳离子的受体设计成电子给体，而将具有荧光 发射特征的荧光发光体设计成电子受体。
3子图结3. 合受后体的分荧子光3与发金射属光离谱受体分子3是选择性识别Hg2+的PET传感器[3]。
萘酰亚胺是分子3的荧光团，2， 6-二胺甲基吡啶上的氮原子既是荧光团的猝灭基又是金属离子的结合位点，其半第 4 页 共 16 页《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135刚性结构可增强与金属离子结合的选择性。
在pH=6.98的HCl-Tris缓冲溶液中受 体自身的荧光较弱，荧光量子产率为0.007，过渡金属离子中的Zn2+、Cd2+、Ag+ 和Pb2+均能使3的荧光不同程度的增强(Φ/Φ0 < 3)，唯有Hg2+使其的荧光增强17倍， 其它金属离子的加入并不影响3的荧光行为。
受体分子中的羟基可增加分子的水 溶性，可实现水相中Hg2+的选择性识别。
同样为选择性识别Hg2+的荧光传感器，受体4以荧光素为荧光团，同时在受 体中引入硫原子以增加与Hg2+的结合能力。
在pH = 7的缓冲溶液中，受体4存在 从苯胺到荧光素的PET过程，荧光量子产率仅为0.04。
随着Hg2+的加入，苯胺到 荧光素的PET过程被抑制，受体的荧光强度增加5倍，光谱略有红移。
干扰实验 表明除Cu2+外，其它金属离子的存在对Hg2+的检测并不干扰[4]。
hv4三、荧光共振能量转移（FRET）机理荧光共振能量转移是激发态时能量供体与受体通过远程偶极-偶极耦合作用，发生的非辐射能量转移过程，又称长距离能量转移。
一般说来，能量供体的荧光发射位于短波长处，且其发射光谱与能量受体的吸收光谱要能重叠。
描述荧＝ ， 为能量转移的速率， 为 光共振能量转移有著名的Forster方程：kT 1/τD (R0 / r)6 kTτD没有能量受体条件下能量供体的荧光寿命，R0为Forster距离，r为能量转移效率为50％时的供体与受体间的距离，为供体与受体间的距离。
有此可见，共振能量转移的效率与以下三个因素有关：供体的发射光谱与受体的吸收光谱重叠程度，供体与受体间的距离和供体与受体的跃迁偶极的相对取向。
FRET 在生物分析中的荧光探针方面取得巨大的成功，主要利用共振能量转移与能量供体受体间的距离有关这个因素，而且这在生物蛋白质、DNA 大分子上容易实现。
但对于单分子传感器而言，能量受体与供体间常用柔性的非共轭化第 5 页 共 16 页《荧光分析法》课程论文赵劲松 200425135学键连接，因此可以通过客体结合后引起分子构型变化，改变供体与受体间距离 来进行 FRET 传感。
此外还可利用受体与供体的光谱重叠程度、跃迁偶极距的相对取向，以及供体的量子产率等影响因素进行荧光传感。
受体分子 5 是利用共振能量转移原理识别 F−的传感器[5]。
在四氢呋喃溶液中，以 294nm（三芳基硼的吸收带）激发，只观察到位于 670nm 的卟啉的荧光发射峰而观测不到三芳基硼基团的荧光发射，说明发生了从三芳基硼到卟啉的能量转 移过程。
氟离子加入后与硼反应，使硼原子的杂化轨道由 sp2 变为 sp3，进而减弱 了体系的π共轭，阻断了能量转移的发生，于是产生两个新的荧光峰，分别位于 356nm（三芳基硼的发射）和 692nm（卟啉的发射），而位于 670nm 处的荧光强度减弱，说明由三芳基硼到卟啉的能量转移被阻断。
因此该体系可用于比值法检 测氟离子。
该受体能对 F− 专一性识别，其它阴离子的加入不会引起受体分子的荧光光谱变化。
5图4. 受体分子5对F−的荧光传感分子6中，芘为能量供体，蒽-9-羧酸酯为能量受体，杯芳烃为Na+的结合位 点。
在甲醇-四氢呋喃(15:1)的混合溶剂中，可同时观察到芘和蒽-9-羧酸酯的荧光 发射。
随着Na+的加入，相对于芘的荧光发射，蒽-9-羧酸酯的荧光增强程度更大， 说明Na+的加入使芘与蒽-9-羧酸酯间的距离减小，能量转移效率提高[6]。