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光子晶體因其獨特的光學特性及鮮艷的結構色而發(fā)展出了一系列可響應溫度、pH、特定離子等目標物的裸眼傳感器，它們較傳統(tǒng)生化傳感器有非標記、可視化、可現(xiàn)場檢測等優(yōu)點，在危險品快速篩查等領域已展現(xiàn)出廣闊應用前景。該團隊將分子印跡技術與光子晶體相結合，開發(fā)了爆炸物響應的光子晶體傳感器 (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性極大地制約了其裸眼檢測效果地準確性和可靠性。

非晶光子晶體同樣是一種具有明亮結構色的納米材料，但不同于光子晶體，非晶光子晶體具有短程有序長程無序的結構和無角度依賴性的結構色，因此被廣泛應用于圖案制備，顏料涂層，化學傳感等領域。在研究中，將納米材料與機械裝置相結合，利用機械臂實現(xiàn)全自動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濟效益，同時，機械臂的高自由度實現(xiàn)了對平面圖案和立體模型的噴涂。之后，結合分子印跡技術，制備了非晶光子晶體傳感器，研究了對TNT，RDX和HMX三種爆炸物的響應。結果表明，非晶光子晶體傳感器響應時間為10 s,檢測濃度可低至0.01 mM。利用HSB和CIE顏色分析方法，結合主成分分析和模式識別等方法，構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，通過響應前后結構色的變化，實現(xiàn)對目標物定性及半定量檢測。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角度依賴性的結構色，提供了更加準確的顏色分析結果。這項研究為智能傳感器的發(fā)展提供了新的思路，為材料制備的自動化和大規(guī)模化提供了方法。

上述研究工作得到了國家自然科學基金項目（21804009，U1730244）和多項省部級項目的支持。

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

附作者簡介：

孟子暉：北京理工大學教授，博士生導師，長期從事含能材料的設計、制備和檢測，光學納米材料的設計與制備等領域研究，獲國家發(fā)明二等獎一項，工信部國防科技一等獎及陜西省科技進步獎一項，已發(fā)表學術論文150余篇，申請專利20余項，參與出版專著6部。

邱麗莉：北京理工大學副教授，博士生導師，長期從事含能材料的檢測，光學納米材料的設計與制備等領域研究，承擔和參與國家自然科學基金等項目6項，發(fā)表學術論文60余篇，申請專利7項，出版和參與出版專著2部。

吳磊：工學博士，JSPS博士后研究員，北京理工大學講師。長期從事特種化工過程智能決策與自主作業(yè)機器人、連續(xù)碳纖維3D打印機器人，化工過程控制與優(yōu)化等領域研究。先后主持和參與國家重點研發(fā)計劃和企業(yè)橫向項目等10余項，發(fā)表SCI收錄15篇，獲授權專利5項，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