中國科學家設計出一種新方法：戴上手套就能檢測亞硝酸鹽是否超標

A-C. 比率熒光材料結合手套傳感器檢測亞硝酸鹽在手機傳感平台上的展示（定量檢測亞硝酸鹽含量）。圖片來源：作者文章

什麽是熒光視覺化快檢技術？

為什麽用熒光？

熒光是一種物理現象，當某種常溫物質吸收某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）能量後，進入激發態，並且在較短時間內發射出比吸收光能量低的出射光（長波長，波長在可見光波段），這種性質的出射光被稱為熒光。熒光顏色各異，通常具有較長的發射波長，且停止激發後仍能持續發光一段時間，但強度會逐漸減弱，直至消失。

熒光檢測機理基於特定分子在吸收光能後躍遷至激發態（化學反應活性增大），隨後以光輻射形式釋放能量返回基態（能量最低最穩定），這個過程即熒光發射，這一過程不僅依賴於分子結構，還受環境因素影響。

我們可以用氣球模擬演示熒光檢測機理：先給氣球充氣，這一過程對應著特定分子在吸收光能後躍遷至激發態，然後戳破氣球，釋放能量返回基態，熒光的產生與這一過程類似。

如何利用熒光做檢測？

研究團隊提出了一種創新的檢測方法——熒光視覺化快檢技術，該方法先利用紫外光激發熒光團，再透過肉眼觀察熒光的產生、猝滅或強弱變化，實作對待測物的快速、視覺化檢測，這種技術具有成本低、操作簡單、易攜帶以及靈敏度高等顯著優點。

在食品分析領域，熒光視覺化快檢技術已被廣泛套用於檢測食品中的有害物質，如重金屬離子、農藥殘留及添加劑等。該技術透過熒光傳感器與待測物的相互作用，使發光物質的熒光訊號發生變化，從而實作對目標物的快速定性及定量檢測。

從單色熒光到比率熒光

為了更好地套用熒光現象，科學家們需要盡可能發揮熒光材料的優點。因此，開發多種適用於不同環境的熒光材料就顯得很重要，比率熒光與單色熒光作為兩種關鍵的熒光檢測方法，其差異體現在多個維度上，這些差異對於提升分析靈敏度、選擇性和可靠性具有深遠影響。

單色熒光（Monochromatic Fluorescence）技術，側重於單一波長下熒光強度的測量。該方法簡便易行，是熒光分析中最基礎且廣泛套用的手段之一。然而，單色熒光檢測易受外界幹擾，如光源穩定性、檢測器靈敏度及樣品基質效應等，均可能對結果產生顯著影響。

比率熒光（Ratio Fluorescence）技術，作為一種先進的熒光檢測策略，核心在於同時監測兩個或多個波長下的熒光訊號變化，並計算這些訊號之間的比率。這種方法的優勢在於其固有的自校準特性，即能夠部份抵消由激發光強度波動、樣品濃度不均一或光路系統效率變化等外部因素引起的誤差。

比率熒光透過比較不同波長下熒光強度的相對變化（而非絕對強度），能顯著提高測量的穩定性和準確性。此外，熒光探針設計得當，就能夠響應不同的分析物或環境變化，比率熒光還能提供豐富的分子資訊，增強檢測的選擇性和靈敏度。

不過，優點頗多的比率熒光對材料要求也很高。比率熒光材料的研究需要綜合考慮材料的結構設計、制備工藝和套用需求，是一項復雜而具有挑戰性的科學研究任務。