双核镉(II)配合物荧光-比色双模式传感Fe3+及半导体器件开发的分子设计与应用研究

本研究针对铁代谢紊乱检测需求与能源危机问题，设计了一种基于tppz和2,5-TDA配体的双核Cd(II)配合物{[Cd2(tppz)(2,5-TDA)2(H2O)4]2·(2H2O)}（C1）。该复合物通过SCXRD证实其3.770 ?的吡啶-噻吩非共价相互作用，实现Fe3+双模式检测（荧光LOD 84.6 nM/比色LOD 3.57 μM），并展现3.57 eV半导体特性，成功构建电导率2.60×10?4 S m?1的肖特基二极管，为环境监测与清洁能源提供新策略。

　　

【研究背景】
铁元素作为生命体DNA合成、氧运输等关键代谢反应的"核心工人"，其浓度失衡会引发从贫血到神经退行性疾病的连锁反应。传统检测方法面临水介质干扰、专业操作门槛高等痛点，而能源危机背景下，开发兼具离子传感与能源转换功能的材料更成为可持续发展的重要命题。

【研究概览】
印度贾达普大学团队在《Polyhedron》发表研究，通过设计双核镉(II)配合物C1，巧妙利用吡啶（电子受体）与噻吩（电子供体）3.770 ?的π-π堆叠作用，构建出荧光-比色双信号Fe³⁺传感器，同步开发出半导体性能优异的肖特基二极管。该工作为疾病标志物检测和清洁能源器件提供了"一材双用"的创新方案。

【关键技术】
研究采用单晶X射线衍射（SCXRD）解析结构，通过FT-IR验证配位模式，结合紫外-可见光谱（UV-Vis）和荧光光谱测定光学性能，利用Tauc曲线计算带隙，最后通过FESEM表征形貌并组装肖特基二极管测试电导率。

【研究结果】

1. 材料与结构表征
   SCXRD揭示C1中Cd^II呈七配位五角双锥构型，相邻分子间存在3.770 ?的吡啶-噻吩非共价作用，FT-IR证实2,5-TDA羧基去质子化（ν(CO)位移至1548 cm^?1）。

2. Fe³⁺传感性能
   荧光法展现超高灵敏度（LOD=84.6 nM），较比色法（LOD=3.57 μM）提升42倍，且不受16种共存离子干扰。FESEM显示Fe³⁺吸附引发材料表面形貌重构。

3. 半导体特性与器件
   Tauc曲线测得3.57 eV光学带隙，电导率达2.60×10^?4 S m^?1，成功构建的肖特基二极管符合SDG-7（可持续能源）发展目标。

【结论与意义】
该研究通过精准分子设计实现"传感-能源"双功能集成：
（1）创制迄今最灵敏的Fe³⁺荧光传感器之一，为代谢疾病诊断提供便携解决方案；
（2）首次报道含噻吩配体的镉配合物半导体特性，拓宽了清洁能源材料选择范围；
（3）非共价相互作用调控策略为多功能材料开发提供新思路。

研究团队特别指出，C1的合成收率（68%）与室温稳定性使其具备产业化潜力，未来可通过配体修饰进一步优化性能，推动其在生物医学检测和微型能源器件中的实际应用。