基于手性谷氨酸单体的圆二色/圆偏振发光光谱技术实现锶离子高选择性检测

针对环境中碱性土金属离子识别难题，中国科学院研究人员设计合成新型手性谷氨酸单体BGlu-OH，通过圆二色光谱(CD)和圆偏振发光(CPL)技术实现Sr2+ 与Mg2+ /Ca2+ /Ba2+ 的高效区分，检测限达5×10-5 M。该研究为核废料处理和环境监测提供新型分子探针。

　　

【研究背景】
在生物体系和环境中，金属离子的精准识别始终是分析化学领域的重大挑战。特别是放射性同位素⁹⁰
Sr作为核燃料处理的副产物，其28.5年的半衰期对生态环境构成长期威胁。传统质谱和原子吸收光谱虽精度高，但存在设备昂贵、前处理复杂等缺陷，而抗体传感器又面临金属离子尺寸过小的识别障碍。如何开发低成本、高选择性的现场检测技术，成为解决核废料管理和环境毒理监测的关键突破口。

【研究概览】
中国科学院团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，通过设计合成手性谷氨酸单体BGlu-OH，首次利用圆二色光谱(CD)和圆偏振发光(CPL)技术实现对Sr²⁺
的特异性识别。该分子在267nm处产生稳定Cotton效应，且对Sr²⁺
呈现独特CPL沉默响应，检测灵敏度突破5×10^-5
M。机制研究表明，Sr²⁺
通过较弱配位作用维持分子原始手性构象，而其他离子则引发显著构象变化。

【关键技术】
研究采用手性分子合成、紫外-可见光谱(UV-Vis)、CD/CPL光谱联用分析。通过比较BGlu-OH与Mg²⁺
/Ca²⁺
/Sr²⁺
/Ba²⁺
复合物的光谱特征，结合密度泛函理论计算阐明配位机制。

【研究结果】

1. 碱性土金属识别
   BGlu-OH对Sr²⁺
   表现出特异性CD响应（267nm处Δε=±3.2），而CPL信号完全淬灭。这种"CD激活/CPL关闭"的双重信号模式为Sr²⁺
   创建独特识别指纹。

2. 作用机制
   X射线光电子能谱证实Sr²⁺
   优先与BGlu-OH的酰胺羰基和羧酸根形成配位键，配位常数比Ca²⁺
   低1个数量级。这种适度结合力使得分子骨架保持初始螺旋构象，而其他离子则引发构象重排。

【结论与意义】
该研究开创性地将手性光学技术应用于碱性土金属检测，其创新性体现在：
1）首次建立CD/CPL联用策略区分Sr²⁺
与同族离子；
2）揭示金属-配体相互作用强度与分子构象变化的定量关系；
3）为核废料中⁹⁰
Sr的现场检测提供分子级解决方案。研究成果对发展新型环境传感器和手性功能材料具有重要指导价值。