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江漢大學(xué)陽仁強(qiáng)教授/王迅昶副教授團(tuán)隊(duì) AFM：雙通道便攜式熒光-水凝膠硝基爆炸物檢測平臺
2024-04-25  來源：高分子科技

  開發(fā)用于現(xiàn)場識別的簡單可靠的硝基爆炸物傳感器對于解決公共安全問題和推動(dòng)傳感技術(shù)進(jìn)步至關(guān)重要。目前限制現(xiàn)場爆炸物檢測技術(shù)發(fā)展的主要原因之一是檢測過程的復(fù)雜性。熒光探針因其可視化等優(yōu)勢更適合現(xiàn)場檢測需求，然而，如何設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款集簡單、快速、便攜等多重優(yōu)勢于一體的熒光傳感器，以充分發(fā)揮其在硝基炸藥現(xiàn)場鑒定與檢測中的實(shí)際應(yīng)用，仍是一個(gè)亟待攻克的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。


圖1 柔性水凝膠傳感平臺的構(gòu)建及檢測2,4,6-三硝基苯酚的原理圖。


  近期，江漢大學(xué)光電材料與技術(shù)學(xué)院陽仁強(qiáng)教授與王迅昶副教授開發(fā)一種基于3,4-二(4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯基)噻吩(TPE-Z)和甲基紅的雙通道柔性水凝膠傳感平臺（圖1），能同時(shí)利用熒光/比色通道對2,4,6-三硝基苯酚（PA）進(jìn)行特異性響應(yīng)（圖2）。該雙通道傳感器具有良好的抗干擾能力，可克服傳統(tǒng)單發(fā)射熒光傳感器容易受傳感器局部濃度、背景和環(huán)境的影響。利用多段式標(biāo)準(zhǔn)濃度曲線，該傳感器可對目前常用爆炸物及衍生物進(jìn)行定性識別，具有良好的預(yù)警效果。 


圖2 熒光/比色雙通道水凝膠傳感示意圖。


圖3 基于智能手機(jī)的現(xiàn)場檢測爆炸物的示意圖。


  此外，將雙通道熒光探針與智能手機(jī)相結(jié)合，利用手機(jī)優(yōu)異的攝影功能和數(shù)字圖像的處理能力，實(shí)現(xiàn)對微量分析物的高靈敏識別（圖3）。隨后進(jìn)一步利用邏輯門技術(shù)快速識別爆炸物，實(shí)現(xiàn)了更為便捷的現(xiàn)場定性檢測管理（圖4）。 


圖4 制備的水凝膠傳感器陣列檢測PA的示意圖


  這項(xiàng)工作為未來便攜式硝基爆炸物的特異性檢測平臺的集成化提供啟發(fā)性見解，也為多通道熒光傳感器的開發(fā)提出設(shè)計(jì)新思路。相關(guān)研究在《Advanced Functional Materials》發(fā)表題為“Ultrasensitive and On-Site Detection of Nitroaromatic Explosives Through a Dual-Mode Hydrogel Sensor Utilizing Portable Devices”的研究論文，江漢大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)研究生張家偉為第一作者，王迅昶副教授與陽仁強(qiáng)教授為論文共同通訊作者。本工作也得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金、精細(xì)爆破國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)資金資助等項(xiàng)目的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202402442

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