Fabry?Pérot(F-P)腔在光通信和光學信息處理方面具有重要意義，因為它們能夠通過多次往返反射來配置小體積的電磁場。腔特征已廣泛應用于光譜濾波器、光致發(fā)光修飾、納米激光器和傳感器中。F-P傳感器是通過在反射器的一端面上附加一層薄而靈敏的膜片來形成外部干涉結構而構成的，敏感層決定了F-P腔的功能。

?來自西北工業(yè)大學的學者報道了一種由納米二氧化鈦包裹的金屬有機骨架(MOF)構成的F-P(Fabry?Pérot，F(xiàn)-P)腔，可以實現(xiàn)對化學物質的選擇性傳感。基于MOFS的F-P腔是通過逐層沉積的方法在科大一號薄膜片上連續(xù)噴鍍TiO2制成的。通過調節(jié)大小和濃度可控的薄膜的厚度和折射率，可以在很大范圍內(nèi)調諧腔體的帶寬。在HKUST-1?TiO2腔體上展示了對化學蒸氣的選擇性傳感，這歸因于二氧化鈦表面羥基與特定含氧分析物之間的相互作用增強。此外，還進行了分子動力學模擬和紅外吸收光譜表征，闡明了增強傳感性能的機理。將尺寸較小的功能片均勻封裝在MOF薄膜中，使其具有特殊的物理化學性質，有利于其在光通信和化學傳感方面的器件應用。相關文章以“Metal–Organic Frameworks-Based Fabry?Pérot Cavity Encapsulated TiO2 Nanoparticles for Selective Chemical Sensing”標題發(fā)表在Advanced Functional Materials。

圖1。通過改變HKUST-1和HKUST-1?TiO2薄膜沉積的噴涂循環(huán)次數(shù)，調整基于MOFS的F-P腔的反射率。a)MOF薄膜中順序負載TiO2的LPE方法示意圖。b)光學圖像和c)一系列HKUST-1 (藍色)和HKUST-1?TiO2?(紅色)在噴涂周期從10次到80次時的相應UV-bis反射光譜。

圖2。通過在MOFS層中封裝TiO2納米顆粒來操縱基于MOFS的F-P腔的光學特性。a-c)基于MOF的F-P腔中TiO2納米顆粒的大小依賴于光學性質：通過將不同尺寸的TiO2納米顆粒封裝到MOF薄膜中來調節(jié)F-P腔的光學厚度，線條表示MOF薄膜的線性厚度(a)、腔的折射率與光學厚度的關系，插圖顯示了HKUST-1?TiO2薄膜的折射率(b)、HKUST-1的反射光譜(c)。

圖3.通過監(jiān)測反射變化對HKUST-1?TiO2腔的化學傳感。a) HKUST-1?TiO2通過暴露在化學蒸氣中的傳感過程示意圖。b)與純氮氣相比，HKUST-1?TiO2在乙醇蒸氣中的傳感性能隨時間的變化。c)酒精感測過程中CIE色度圖上相應的顏色變化。d)傳感器暴露在飽和化學蒸氣中時的反射波長偏移。

圖4.在HKUST-1?TiO2基F-P腔上對丙酮的選擇性傳感。a)通過引入不同濃度的丙酮(以200ppm為增量)從0到1000ppm(以200ppm為增量)，對HKUST-1?TiO2基F-P腔的反射光譜進行了研究。b)在不同濃度的丙酮蒸氣中，HKUST-1?TiO2基F-P腔平均能帶反射的演化。c)波段波長和d)響應時間當暴露在不同濃度的丙酮蒸氣中時，圖c中的線性回歸被用來表征HKUST-1?TiO2在較寬的丙酮濃度范圍內(nèi)的飽和度。??

圖5.氫鍵輔助的特異丙酮在MOFS基F-P腔上吸附的分子動力學模擬。a) HKUST-1和b) HKUST-1?TiO2暴露丙酮蒸氣10 ns(綠色：Cu，藍色：btc，灰色：C，橙色：Ti，紅色：O，白色：H)的MD模擬快照。c)HKUST-1和d)HKUST-1?TiO2對丙酮分子的吸附容量隨時間的變化。
?綜上所述，本文通過在HKUST-1薄膜中連續(xù)噴涂TiO2納米顆粒，實現(xiàn)了對MOFs基F-P腔的選擇性化學傳感?；贛OFS的F-P腔具有穩(wěn)定但可調諧的光學特性，并且可大規(guī)模重現(xiàn)。此外，本文還優(yōu)化了以TiO2納米粒子組合成HKUST-1薄膜的腔體配置，合理選擇反射率變化作為傳感信號，用于選擇性傳感評價。這項工作為如何操縱鑲嵌TiO2的MOF與光腔之間的相互作用提供了關鍵的見解，這對于光通信和信息應用以及傳感功能的修飾具有重要的意義。

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