由于神经毒剂的致命性，它们被列入《化学武器公约》。[1],[2] 沙林作为一种典型的G系列神经毒剂，因其极高的毒性和在不对称冲突中的广泛使用而臭名昭著。其神经毒性机制源于乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制，导致神经系统中乙酰胆碱（ACh）的过度积累，从而引发抽搐、窒息甚至死亡。[3] 同时，沙林的生产过程简单且成本低廉，这使得恐怖分子能够轻易获取，从而在地区冲突和恐怖袭击中反复使用，对国家安全和公共安全构成严重威胁。因此，检测沙林已成为一项关键的安全任务，迫切需要开发高效、快速和精确的检测方法。
已经开发出一些沙林检测方法，包括表面声波传感器、[4] 离子迁移谱[5]、宽带光声光谱[6] 和拉曼光谱[7]。然而，这些方法通常依赖于大型仪器和复杂的操作程序，限制了其在现场检测中的应用。相比之下，荧光探针由于其便携性、快速的现场部署能力和高灵敏度，成为沙林检测的一种有前景的方法。[8],[9],[10],[11] 不过，合格的探针应满足以下要求：(i) 高对比度的荧光变化，以确保检测准确性和抗干扰能力，同时实现直观的可视化响应；(ii) 快速响应和出色的可重复使用性，以便及时反馈、提高检测效率并降低操作成本；(iii) 长期稳定性，以保证在实际应用场景中的持续有效性和可靠性。
通过结构异构性和分子内电荷转移（ICT）设计，可以合理调节荧光探针的分子结构，从而调节其光物理特性，如光致发光量子产率（PLQY，Φ）和发射特性，这些特性进而影响其传感性能。在这些光物理参数中，PLQY尤为重要，因为它显著影响荧光探针的信号输出效率，因此是开发高效荧光探针的关键因素。[13],[14],[15],[16] 由于PLQY本质上依赖于分子框架，合理的结构工程对于调节发射行为和最终提高整体传感性能至关重要。[17],[18],[19],[20] 目前对荧光探针的研究主要集中在开发新的识别位点或分子结构上。[21],[22] 然而，系统地研究如何提高现有识别位点衍生探针的光致发光效率或增强信号对比度仍然相对有限。[23],[24] 报告的结构异构性调控荧光探针主要集中在不同取代位置的初步筛选上，而对其性能差异背后的结构和光物理机制的全面阐明仍缺乏。[25],[26],[27],[28],[29] 尽管结构异构性在荧光分子中已被广泛研究，并被证明能有效调节分子构象和发射效率，但其对荧光探针传感性能的影响仍然有限，因为它主要优化了内在的光物理特性而非信号输出对比度。相比之下，ICT调节提供了一种灵活的方法，通过控制ICT的程度来调节电荷分离和分子能级，从而显著增强信号响应性。[30],[31],[32] 因此，这样的探针通常具有内部自校准能力，降低了检测不确定性，并提高了灵敏度和可视化性能。[33],[34],[35],[36],[37] 然而，过强的ICT可能会促进非辐射衰变途径，导致光致发光效率降低和发射强度减弱。[38],[39],[40],[41] 这些观察表明，单一调节策略只能解决结构-性能-关系的一个方面。因此，我们提出了一种协同调节策略，将结构异构性与ICT调节相结合，通过同时优化反应位点和ICT程度，实现探针及其反应产物的高发光效率以及增强的信号对比度。
本文设计并合成了一系列具有可调ICT特性的供体-受体-供体（D-A-D）荧光异构体（方案1），该策略结合了结构异构性和ICT调节。在此设计中，高亲核性的联吡啶基团同时作为识别单元和电子受体。基于结构异构性，灵活调节供体和受体基团之间的结合位点，从而系统研究它们对PLQY和传感性能的影响。元取代的联吡啶衍生物对DCP表现出最高的PLQY和最明显的比率荧光响应。在此基础上，进一步微调元取代衍生物中的ICT特性，显著增强了比率荧光响应信号并优化了整体传感性能。在DCP的亲核攻击后，探针的ICT程度显著增强，导致荧光发生显著变化。最终得到的最佳探针m-3PCz-Py对DCP蒸气的检测限极低（1.32 ppb），对比度荧光变化（I532/I433比高达36.8），并且具有出色的可重复使用性（连续20次循环后仍保持稳定）。此外，这种便携式传感条带在复杂的实际场景中也表现出优异的抗干扰能力，并且在储存42天后仍保持稳定的DCP检测性能，显示出巨大的长期监测潜力。
