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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(cè)平臺(tái)
2024-04-25  來源：高分子科技

  開發(fā)用于現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別的簡(jiǎn)單可靠的硝基爆炸物傳感器對(duì)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(chǎng)爆炸物檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要原因之一是檢測(cè)過程的復(fù)雜性。熒光探針因其可視化等優(yōu)勢(shì)更適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求，然而，如何設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款集簡(jiǎn)單、快速、便攜等多重優(yōu)勢(shì)于一體的熒光傳感器，以充分發(fā)揮其在硝基炸藥現(xiàn)場(chǎng)鑒定與檢測(cè)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(tái)的構(gòu)建及檢測(cè)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(tái)（圖1），能同時(shí)利用熒光/比色通道對(duì)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(duì)目前常用爆炸物及衍生物進(jìn)行定性識(shí)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(chǎng)檢測(cè)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(duì)微量分析物的高靈敏識(shí)別（圖3）。隨后進(jìn)一步利用邏輯門技術(shù)快速識(shí)別爆炸物，實(shí)現(xiàn)了更為便捷的現(xiàn)場(chǎng)定性檢測(cè)管理（圖4）。 


圖4 制備的水凝膠傳感器陣列檢測(cè)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(cè)平臺(tái)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金、精細(xì)爆破國(guó)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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