Металл-органические координационные полимеры с металл- и лиганд-центрированной люминесценцией: структура, фотофизические и сенсорные свойства

В обзоре обобщены работы последних пяти лет в области дизайна, синтеза и характеризации люминесцентных металл-органических координационных полимеров (МОКП). Особое внимание уделено их структурным особенностям, фотофизическим свойствам и сенсорным применениям. Рассмотрены основные стратегии достижения высокой эффективности люминесценции: МОКП на основе ионов лантаноидов, демонстрирующие металл-центрированную эмиссию за счет эффекта «антенны», и МОКП на основе переходных металлов с лиганд-центрированной флуоресценцией, обусловленной наличием протяженных π-сопряженных систем, в частности, включающих флуорофорные фрагменты 2,1,3-бензотиадиазола, 2,1,3-бензоксадиазола и полиазолов. Разнообразие материалов проиллюстрировано анализом их кристаллических архитектур — от молекулярных комплексов до одно-,
двух- и трехмерных структур с различной топологией и характеристиками пористости. Отмечены исключительные сенсорные характеристики МОКП лантаноидов, демонстрирующих очень низкие пределы обнаружения (вплоть до субнаномолярных) для широкого круга аналитов, включая токсичные ионы металлов (Hg²⁺), антибиотики (сульфадиазин, офлоксацин, нитрофураны), фитотоксикант госсипол и биомаркеры спорообразующих бактерий (дипиколиновая кислота). Проанализированы механизмы, лежащие в основе сенсорного отклика, в том числе эффект внутреннего фильтра, фотоиндуцированный перенос электрона и координация аналита, с привлечением данных современных квантово-химических расчетов. В обзоре освещена разработка прототипов сенсорных устройств на основе гидрогелевых пленок и волокнистых мембран, включающих частицы МОКП, обеспечивающих визуальное и быстрое детектирование в сложных матрицах — пищевых продуктах и биологических жидкостях. Обсужден потенциал защиты этих материалов от подделок благодаря перестраиваемой люминесценции и эмиссии с временным разрешением.