حسگر مولکولی
حسگری شیمیایی فلئورسنت

همه حسگرهای شیمیایی به گونه ای طراحی شده‌اند که در بردارنده دو بخش سیگنال دهی و تشخیص باشند. این دو بخش یا مستقیماً یکپارچه شده‌اند یا با کمک یک فضاگیر کووالان کوتاه به یکدیگر متصل شده‌اند که این بستگی به مکانسیم درگیر در پدیده سیگنال دهی ذارد. حسگر شیمیایی می‌تواند مبتنی بر خود سامانی حسگر و آنالیت باشد. نمونه ای از این طراحی عبارت است از تحلیل جا به جایی (شاخص) IDA. حسگر IDA برای آنیون‌هایی نظیر یون‌های سیترات یا فسفات طراحی شده‌است که در آن این یون‌ها می‌توانند جایگزین شاخص فلوئورسنت در یک ترکیب شاخص-میزبان شود. تراشه طعم به اصطلاح UT (دانشگاه تگزاس) یک نمونه اولیه از زبان الکترونیکی است و شیمی فرا مولکولی را با ابزارهایی با اطلاعات چرخان مبتنی بر تراشه‌های سیلیکونی و مولکول‌های گیرنده ایمن ترکیب می‌کند.
بیشتر نمونه‌های حسگرهای شیمیایی برای یون‌ها نظیر یون‌های فلزی قلیایی (Li +, Na +, K+ و غیره) و یونهای فلزی قلیایی خاکی (Mg2 +، Ca2 +، و غیره) به گونه ای طراحی شده‌اند که حالت برانگیختگی جزء فلوروفور حسگر شیمیایی توسط یک مبدل الکترونی خاموش می‌شود و این در حالی است که حسگر با این یون‌ها ترکیب نشده‌است. به این ترتیب هیچ انتشاری مشاهده نمی‌شود و گاهی این گونه گفته می‌شود که حسگر «خاموش» شده‌است. با ترکیب حسگر با یک کاتیون، شرایط انتقال الکترونی تغییر می‌کند، به گونه ای که فرایند خاموش سازی متوقف می‌گردد و انتشار فلورسنس «روشن» شود. احتمال PET تحت کنترل انرژی آزاد کلی سیستم (انرژی آزاد Gibbs ΔG) می‌باشد. نیروی محرکه PET توسط ΔGET بازنمایی می‌شود و تغییرات کلی در انرژی آزاد برای انتقال الکترونی را می‌توان با استفاده از معادله Rehm-Weller برآورد کرد. انتقال الکترونی عبارت است از فاصله ای که به طول فضاگیر بستگی دارد و با افزایش طول فضاگیر کاهش می‌یابد. خاموش سازی توسط انتقال الکترونی میان گونه‌های شارژ نشده منجر به شکل‌گیری یک جفت یون رادیکال می‌شود. این گاهی انتقال الکترونی اولیه نام گذاری می‌شود. انتقال الکترونی محتمل که بعد از PET اتفاق می‌افتد، «انتقال الکترونی ثانویه» نام گذاری می‌شود. خاموش سازی تقویت کی لیت (CHEQ) اثر وارونه ای است که برای CHEF دیده می‌شود. در CHEQ، در انتشار فلئورسنت حسگر شیمیایی در مقایسه با آنچه که در ابتدا برای شکل‌گیری حسگر آزاد میزبان-میهمان دیده می‌شود، کاهشی مشاهده می‌شود. از آنجایی که که انتقال الکترونی هدایت شده و جهت دار می‌باشد، چنین سیستم‌هایی با کمک اصل PET نیز توصیف می‌شوند، به این معنی که آن‌ها نوعی تقویت در PET از گیرنده به فلوروفور با تقویت میزان خاموش سازی می‌باشند. چنین تأثیری برای حسگری آنیون‌هایی مانند کربوکسیلات‌ها و فلورایدها به نمایش گذاشته شده‌است.
شمار زیادی از نمونه‌های حسگرهای شیمیایی توسط دانشمندان علوم فیزیکی، زندگی و علوم زیستی ارائه شده‌است. حسگرهای شیمیایی به دلیل برخوردداری از فعال سازی انتشار فلئورسنس ناشی از پدیده تشخیص، قابل مقایسه با «برج مراقبت‌های شبانه» هستند. از آن جایی که این فرایند برگشت‌پذیر می‌باشد، تقویت انتشار به غلظت وابسته است، یعنی تنها در غلظت‌های بالا (گیرنده کاملاً متصل) اشباع می‌شود؛ بنابراین، می‌توان میان تابناکی (شدت، بهره کوانتوم و در بعضی موارد طول عمر) و غلظت آنالیت همبستگی ایجاد کرد. از طریق طراحی دقیق و ارزشیابی ماهیت راه ارتباطی، حسگرهای مشابهی بر مبنای کاربرد کلید «روشن-خاموش» یا «روشن-خاموش-روشن» یا «خاموش-روشن-خاموش» طراحی شده‌اند. همچنین الحاق حسگرهای شیمیایی به سطوحی نظیر نقاط کوانتومی، نانوذرات، یا پلیمرها، از حوزه‌های پژوهشی در حال رشد می‌باشند. نمونه‌های دیگری از حسگرهای شیمیایی که بر پایه اصل فعال سازی یا غیرفعال سازی انتشار فلورسنت کار می‌کنند عبارتند از: انتقال انرژی رزونانسی فورستر (FRET)، مبادله شارژ داخلی (ICT)، مبادله شارژ داخلی پیچشی (TICT)، انتشار مبتنی بر فلز (مانند تابناکی لانتانید)، انتشار اگزایمر و اکسیپلکس و انتشار انبوهش القایی (AIE). حسگرهای شیمیایی یکی از اولین نمونه‌های مولکولی بودند که از طریق کاربرد محرکات خارجی به حالت‌های روشن و خاموش منجر می‌شدند و به این ترتیب می‌توانند تحت عنوان دستگاه مولکولی مصنوعی طبقه‌بندی شوند. این دستگاه در سال ۲۰۱۶ منجر به جایزه نوبل شیمی به Jean-Pierre Sauvage Fraser Stoddart و Bernard L. Feringa شد.
کاربرد این اصول طراحی مشابه که در حسگری شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، همچنین راه را برای رشد و تکامل حالت‌های دریچه‌های منطقی مولکولی (MLGM), هموار کرد که این نظریه نخستین بار توسط سیلوا و همکارانش در سال ۱۹۹۳ با استفاده از PET و بر مبنای حسگرهای شیمیایی فلوئورسنت ارائه شد. مولکول‌ها به گونه ای ساخته شده‌اند که منطبق با جبر بولی عمل کنند که در آن یک عملکرد منطقی بر مبنای یک یا چند ورودی فیزیکی یا شیمیایی صورت می‌پذیرد. این حوزه توسعه بسیاری یافته‌است: از سیستم‌های منطقی ساده مبتنی بر یک ورودی شیمیایی واحد تا مولکول‌هایی که قادر به انجام عملیات پیچیده و زنجیره ای هستند.