基于Ag/(CoOOH)1?x(NiOOH)x/MIP异质结构的非酶促超灵敏光纤葡萄糖传感器：实验与密度泛函理论研究

本研究针对传统葡萄糖检测方法成本高、操作复杂的问题，开发了一种基于D形塑料光纤（POF）的Ag/(CoOOH)1?x(NiOOH)x/MIP异质结构传感器。通过实验与密度泛函理论（DFT）分析，证实该传感器具有4.5 nM的超低检测限和0.098 s的快速响应时间，为农业、食品及医疗领域的实时葡萄糖监测提供了高效解决方案。

　　

葡萄糖作为生命活动的核心能量来源，其浓度监测在糖尿病管理、食品工业及农业领域至关重要。然而，传统检测技术如高效液相色谱（HPLC）和电化学传感器依赖昂贵设备且难以实现实时监测，而酶基传感器易受环境干扰且稳定性差。光学光纤传感器凭借抗电磁干扰、高灵敏度和远程监测优势成为研究热点，但现有非酶促传感器的选择性和响应速度仍待突破。

为解决上述问题，国内研究人员设计了一种新型D形塑料光纤（POF）传感器，通过修饰Ag/(CoOOH)_1?x(NiOOH)_x/分子印迹聚合物（MIP）异质结构实现葡萄糖的超灵敏检测。该研究结合实验与密度泛函理论（DFT）计算，揭示了葡萄糖的物理吸附机制，相关成果发表于《Optics》。

关键技术方法
研究采用无电沉积法在POF裸区涂覆银纳米颗粒，通过水热法沉积(CoOOH)_1?x(NiOOH)_x纳米复合层，再覆盖MIP选择性识别层。利用LED宽谱光源（400–800 nm）和光谱仪构建检测系统，通过DFT计算吸附能与电荷转移验证机制。

研究结果

性能评估
对比不同涂层传感器发现，Ag/(CoOOH)_1?x(NiOOH)_x结构灵敏度显著优于单一组分，检测限达4.5 nM，响应/恢复时间分别为0.098 s和0.178 s。DFT分析显示葡萄糖通过物理吸附与异质结构结合，吸附能为?0.89 eV，电荷转移量为0.03 e。

表征分析
FTIR和XRD证实了异质结构的成功合成，FESEM显示银纳米颗粒均匀分布，粒径约50 nm，MIP层厚度为200 nm，优化后的传感器在0.2–30 mM葡萄糖范围内呈现优异线性（R²>0.99）。

结论与意义
该研究通过Ag/(CoOOH)_1?x(NiOOH)_x/MIP异质结构的协同效应，实现了葡萄糖的超快速、高选择性检测。其非酶促设计克服了酶稳定性问题，而DFT计算为传感机制提供了分子层面解释。该传感器在食品质量监控、糖尿病动态监测等领域具有广泛应用潜力，为实时检测技术发展提供了新范式。