In this study, cationic polymer dots (CPDs) were fabricated for the efficient detection of perrhenate anions, which is a radioactive pertechnetate surrogate, in aqueous solutions. The CPD fluorescence intensity decreased significantly with increasing perrhenate concentration following the Langmuir isotherm model. The detection limit was 0.0102 μM, which is extremely low compared to that in previous reports. According to the hard-soft acid-base theory, CPDs showed negligible fluorescence changes for hard base anions, such as chloride, nitrate, and sulfate. However, for soft base anions, such as perrhenate and iodide, the fluorescence intensity considerably decreased. For iodide, the decrease was uniform over the entire emission range, resulting in simple quenching. For perrhenate, the decrease was smaller at 470 nm than that at 410 nm, resulting in a fluorescence color shift from blue to cyan. Thus, CPDs can selectively detect perrhenate in aqueous solutions by monitoring the fluorescence color and intensity changes.

본 연구에서는 방사성 물질인 퍼테크네테이트(TcO₄^-)의 대용물질인 퍼리네이트(ReO₄^-) 음이온을 수용액에서 효율적으로 검출하기 위하여 양이온성 고분자 점(CPD)을 제조하였다. 수용액에서 퍼리네이트 음이온의 농도가 증가함에 따라 CPD의 형광 강도는 랑뮤어 흡착 등온 모델을 따르면서 크게 감소하였다. 검출 한계는 0.0102 μM로 기존 문헌에 보고된 값들에 비하여 매우 낮았다. 굳은-무른 산-염기 이론을 따라서, CPD는 염소 음이온, 질산 음이온, 황산 음이온과 같은 굳은 염기성 음이온들에 대해서는 형광 변화가 미미한 것으로 나타났다. 그러나, 퍼리네이트와 요오드 음이온과 같은 무른 염기성 음이온들에 대해서는 형광 강도가 크게 감소하였다. 요오드 음이온에서는 전체 형광 방출 범위에서 형광 감소가 균일하게 일어났으나, 퍼리네이트 음이온에서는 410 nm에서보다 470 nm에서 감소폭이 더 작아 형광의 색깔이 파란색에서 청록색으로 바뀌었다. 제조된 CPD를 사용하여 형광 색상과 강도 변화를 모니터링하여 수용액에서 퍼리네이트를 선택적으로 검출할 수 있었다.

Keywords: cationic polymer dot, perrhenate anion, fluorescence sensor, hard-soft acid base theory, static quenching.