◆ 海洋生物污損是指生物附著在與海水接觸的海洋工程設(shè)備上的現(xiàn)象，會(huì)增加燃料消耗和維護(hù)成本。

◆ 海南大學(xué)的一項(xiàng)研究介紹了一種復(fù)合抗菌材料的研發(fā)與測(cè)試情況，該材料配有基于發(fā)光原理的防污涂層，有望成為海洋污染防治的切實(shí)可行解決方案。

◆ 利用愛丁堡儀器公司的 FS5 熒光分光光度計(jì)，對(duì)香豆素基材料的熒光、磷光和余輝特性進(jìn)行了研究，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)應(yīng)用材料與界面》（ACS Applied Materials and Interfaces ）期刊 。

在本研究亮點(diǎn)中，開展光致發(fā)光分析以表征一種用于預(yù)防海洋環(huán)境中污損的香豆素類抗菌化合物。該化合物以兩種形式進(jìn)行測(cè)試：接枝到防水二氧化硅（SiO?）包覆的稀土磷光粉上，以及未接枝的形式。使用愛丁堡儀器公司的 FS5 熒光光譜儀獲取該化合物的激發(fā)光譜、熒光光譜和磷光光譜。還通過 FS5 的動(dòng)力學(xué)掃描功能研究余輝效應(yīng)，這種方法可捕捉激發(fā)停止后隨時(shí)間變化的光致發(fā)光衰減情況。結(jié)果表明，接枝后的樣品余輝持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，這意味著在需要持續(xù)夜間照明的領(lǐng)域有潛在應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)為香豆素基材料在低光照環(huán)境中的創(chuàng)新性應(yīng)用開辟了道路。

任何與海水環(huán)境接觸或浸沒在海水中的海洋設(shè)備，都容易遭受海洋污損。海洋污損指的是藻類等水生生物在海洋設(shè)備表面生長(zhǎng)并附著。其存在會(huì)導(dǎo)致燃料消耗增加，維修成本大幅上升。

當(dāng)前預(yù)防污損的方法包括使用添加了天然防污劑、具備脫落特性且表面能低的材料。具有優(yōu)異光致發(fā)光（PL）性能的材料已被證明是一種替代選擇，因?yàn)楣饩€在預(yù)防污損方面起著關(guān)鍵作用。光線可破壞依賴光合作用的藻類細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝。這種破壞會(huì)迫使細(xì)胞進(jìn)行光合作用而非沉降，從而降低整體污損影響。

香豆素類化合物是具有防污特性的候選材料。它們可用于多種生物活性過程，具有紫外線吸收能力，且具備抗菌特性。海南大學(xué)的研究人員對(duì)接枝到磷光粉上的香豆素進(jìn)行了測(cè)試。隨后，將該樣品與聚乙烯醇（PVA）復(fù)合，制成一種抗菌水凝膠，這種水凝膠具有優(yōu)異的機(jī)械性能、低表面能和低抗菌接觸抑制性，以實(shí)現(xiàn)全天候防污效果（圖 1）。使用愛丁堡儀器公司的 FS5 熒光光譜儀研究了其光致發(fā)光性能。該材料還在天然海洋環(huán)境中進(jìn)行了 180 天的測(cè)試，結(jié)果顯示死亡細(xì)菌和藻類細(xì)胞的覆蓋面積有效減少。這項(xiàng)研究的成果可應(yīng)用于多種場(chǎng)景，包括海面船舶、海灣港口和海橋等，為海洋污染預(yù)防提供了一種有前景的解決方案。該研究結(jié)果近期發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces 》期刊上。

圖 1：具有全天候防污性能的水凝膠示意圖。

圖 2：愛丁堡儀器公司 FS5 熒光光譜儀

在光致發(fā)光（PL）分析中，對(duì)兩種形式的香豆素基材料進(jìn)行了測(cè)量。第一種是接枝到防水二氧化硅（SiO?）包覆的稀土磷光粉上的材料，第二種是未接枝形式的材料。作為參考，還獲取了磷光粉的光致發(fā)光特性。圖 3a 展示了接枝后的甲基香豆素（標(biāo)記為接枝磷光體）、未接枝的甲基香豆素以及磷光粉（磷光體）的光學(xué)圖像。

利用 FS5 熒光光譜儀表征樣品光學(xué)性能的適用性。對(duì)磷光粉（紅色曲線）、未接枝的甲基香豆素（藍(lán)色曲線）和接枝后的甲基香豆素（黑色曲線）進(jìn)行了光譜測(cè)量。圖 3b 展示了樣品的激發(fā)光譜?？梢钥闯?，接枝后的香豆素基樣品呈現(xiàn)出較寬的紫外激發(fā)帶，表明其具有較強(qiáng)的吸收特性。FS5 配備有參考探測(cè)器，可在獲取激發(fā)光譜時(shí)自動(dòng)進(jìn)行激發(fā)強(qiáng)度校正，在獲取發(fā)射光譜時(shí)自動(dòng)進(jìn)行發(fā)射校正。圖 3c 展示了樣品的發(fā)射光譜，突出了未接枝樣品的紫外光致發(fā)光（藍(lán)色曲線），以及該化合物接枝磷光粉后在可見光譜區(qū)域的光致發(fā)光發(fā)射（黑色曲線）。這一結(jié)果表明，磷光粉可激發(fā)甲基香豆素的光致發(fā)光，使得接枝后的樣品在白天吸收光線后，夜晚可再次被激發(fā)。

為了研究材料的余輝持續(xù)時(shí)間，使用了 FS5 的動(dòng)力學(xué)掃描功能。在動(dòng)力學(xué)掃描中，先激發(fā)樣品，然后停止激發(fā)，將樣品的發(fā)光情況作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行記錄。圖 3d 展示了這樣的測(cè)量結(jié)果，其中呈現(xiàn)了磷光粉（紅色）和接枝后樣品（黑色）的動(dòng)力學(xué)掃描情況。數(shù)據(jù)表明，接枝后的樣品可展現(xiàn)出長(zhǎng)期余輝特性。

圖 3：a) 所有材料的光學(xué)圖像；b) 接枝和未接枝的香豆素基樣品以及磷光粉的激發(fā)光譜；c) 所有材料的光致發(fā)光（PL）響應(yīng)；d) 接枝材料和磷光粉的余輝。