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光子晶體因其獨(dú)特的光學(xué)特性及鮮艷的結(jié)構(gòu)色而發(fā)展出了一系列可響應(yīng)溫度、pH、特定離子等目標(biāo)物的裸眼傳感器，它們較傳統(tǒng)生化傳感器有非標(biāo)記、可視化、可現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在危險(xiǎn)品快速篩查等領(lǐng)域已展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。該團(tuán)隊(duì)將分子印跡技術(shù)與光子晶體相結(jié)合，開(kāi)發(fā)了爆炸物響應(yīng)的光子晶體傳感器 (J. Hazard. Mater. 2016,316,87-93; J.Hazard.Mater.2017,326,130-137等)。 然而，傳統(tǒng)光子晶體傳感器的角度依賴(lài)性極大地制約了其裸眼檢測(cè)效果地準(zhǔn)確性和可靠性。

非晶光子晶體同樣是一種具有明亮結(jié)構(gòu)色的納米材料，但不同于光子晶體，非晶光子晶體具有短程有序長(zhǎng)程無(wú)序的結(jié)構(gòu)和無(wú)角度依賴(lài)性的結(jié)構(gòu)色，因此被廣泛應(yīng)用于圖案制備，顏料涂層，化學(xué)傳感等領(lǐng)域。在研究中，將納米材料與機(jī)械裝置相結(jié)合，利用機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)大面積非晶光子晶體制備。相較于傳統(tǒng)非晶光子晶體制備方法，這種方法具有較高的精確度和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，機(jī)械臂的高自由度實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面圖案和立體模型的噴涂。之后，結(jié)合分子印跡技術(shù)，制備了非晶光子晶體傳感器，研究了對(duì)TNT，RDX和HMX三種爆炸物的響應(yīng)。結(jié)果表明，非晶光子晶體傳感器響應(yīng)時(shí)間為10 s,檢測(cè)濃度可低至0.01 mM。利用HSB和CIE顏色分析方法，結(jié)合主成分分析和模式識(shí)別等方法，構(gòu)建了相較于單一傳感器具有更高選擇性和靈敏度的傳感器組，通過(guò)響應(yīng)前后結(jié)構(gòu)色的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物定性及半定量檢測(cè)。相較于傳統(tǒng)光子晶體傳感器，非晶光子晶體傳感器具有無(wú)角度依賴(lài)性的結(jié)構(gòu)色，提供了更加準(zhǔn)確的顏色分析結(jié)果。這項(xiàng)研究為智能傳感器的發(fā)展提供了新的思路，為材料制備的自動(dòng)化和大規(guī)模化提供了方法。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21804009，U1730244）和多項(xiàng)省部級(jí)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722019453

附作者簡(jiǎn)介：

孟子暉：北京理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事含能材料的設(shè)計(jì)、制備和檢測(cè)，光學(xué)納米材料的設(shè)計(jì)與制備等領(lǐng)域研究，獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，工信部國(guó)防科技一等獎(jiǎng)及陜西省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一項(xiàng)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，申請(qǐng)專(zhuān)利20余項(xiàng)，參與出版專(zhuān)著6部。

邱麗莉：北京理工大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事含能材料的檢測(cè)，光學(xué)納米材料的設(shè)計(jì)與制備等領(lǐng)域研究，承擔(dān)和參與國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目6項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，申請(qǐng)專(zhuān)利7項(xiàng)，出版和參與出版專(zhuān)著2部。

吳磊：工學(xué)博士，JSPS博士后研究員，北京理工大學(xué)講師。長(zhǎng)期從事特種化工過(guò)程智能決策與自主作業(yè)機(jī)器人、連續(xù)碳纖維3D打印機(jī)器人，化工過(guò)程控制與優(yōu)化等領(lǐng)域研究。先后主持和參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和企業(yè)橫向項(xiàng)目等10余項(xiàng)，發(fā)表SCI收錄15篇，獲授權(quán)專(zhuān)利5項(xiàng)，參與編著十二五規(guī)劃教材1部。

參考資料：https://cce.bit.edu.cn/zhxw/e3ee831f95e44059a3412b069163c8cd.htm