以硫杂杯<参考文献原文>芳烃为母体, 在其1,3-位连接羟乙基邻苯二甲酰亚胺, 2,4-位以三氮唑为连接基, 将苄基引入硫杂杯<参考文献原文>芳烃的下沿, 得到硫杂杯<参考文献原文>-邻苯二甲酰亚胺衍生物荧光探针(s1)。 探针s1发射强烈荧光, 在CH3CN介质中的相对荧光量子产率为0.43。 在DMF/H2O介质中, 以310 nm为激发波长, Fe3+能选择性猝灭探针s1在390 nm处的荧光; 在CH3CN介质中, 以245 nm为激发波长, I-能选择性猝灭探针s1在310 nm处的荧光, 光谱滴定和等温滴定量热均测出探针s1与Fe3+或与I-形成1∶1配合物, 结合常数均达105。 结合自由能表明配合为自发过程。 荧光猝灭检测Fe3+和 I-的浓度线性范围分别为1.0×10-7～1.6×10-4 mol·L-1和1.0×10-7～8.5×10-5 mol·L-1, 检测限分别为2.30×10-8 mol·L-1和1.17×10-8 mol·L-1。 同时, 利用识别和竞争配合作用, 控制Fe3+和F-的输入使探针s1发射荧光或荧光猝灭, 构建了分子水平上的逻辑电路。 红外光谱推测探针s1分子中三氮唑基的氮原子参与了识别Fe3+的配位, 而探针s1分子中三氮唑环上的芳氢与I-形成氢键而实现识别。

将具有氨基功能团的不对称中位四苯基卟啉以共价嫁接的形式固载于介孔二氧化硅薄膜。当将含有卟啉化合物的介孔薄膜材料置于酸性或碱性溶液中并取出时, 卟啉在酸性或碱性环境中的状态会被完整的保存下来, 进而实现对具有逻辑记忆功能的反馈回路(Feedback loop)的模拟。这种分子逻辑器件兼具了介孔薄膜材料的优异性质: 相对较大的表面积不但有利于输入介质与响应单元更有效地接触, 还有益于输入介质的彻底清除, 避免其残留下来影响下次逻辑输入; 周期性排布的均一孔道结构更加有利于器件的后期加工; 高的透过性使得输出(Output)更容易被光学仪器所检测。

设计并合成了荧光素酰腙类衍生物对羟基苯基荧光素酰腙(FHP), 通过对荧光素的化学修饰, 并采用酸碱以及二价铜离子为输入, 实现了对由荧光素构成的二进制计算器加密的逻辑功能。该逻辑加密功能的实现是基于荧光素酰腙类衍生物对二价铜离子的特异性响应: 在碱性环境中, 二价铜离子催化FHP完全分解并释放出具有二进制计算器逻辑功能的荧光素分子; 在酸性环境中, 二价铜离子催化FHP部分分解并与二价铜离子配位形成稳定的二价铜离子配合物, 该配合物既不能还原形成原化合物, 也不能在碱性环境中释放出荧光素分子, 导致该逻辑器件的逻辑功能被彻底破坏。基于该自毁装置的存在, 使得该逻辑加密器件的安全性进一步提高。

合成了5-(4-氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(ATPP), 并成功将其以共价嫁接的形式固载于介孔二氧化硅薄膜。基于卟啉化合物对酸碱的特异性响应, 实现了对RS触发器逻辑功能的模拟。卟啉化合物被共价固载于介孔薄膜材料使得该分子逻辑器件具有相对较大的表面积、周期性排布的均一孔道结构以及高的光透过性等介孔薄膜材料的优异性质。这种混合多孔结构不但有利于嫁接于介孔材料中的卟啉与酸碱的更有效相互作用, 而且还使酸碱输入能够被更加彻底地清除。