基于一维无机材料的爆炸物蒸气电学传感器研究综述与展望

AFMdouxincun近些年来,国际恐怖主义的阴云一直笼罩在我们头顶。爆炸案屡屡发生,例如波士顿爆炸案,巴黎恐怖袭击以及比利时机场爆炸案等等。爆炸物检测作为反恐防爆的重要措施正日益彰显出广阔的应用前景。爆炸物蒸气检测技术具有非接触、采样简单、可靠性高、性能优异、多功能集成、可以批量生产等优点,使爆炸物探测器实现小型化、低成本和高精度成为可能。一维无机纳米材料具有大的比表面积、量子限域效应、高的反应活性、突出的电学、光学与化学性质及各向异性等优点,并且其结构、性质的调整可控。因此,一维无机纳米材料是构建爆炸物传感器的理想纳米单元。然而,爆炸物检测领域面临着诸多挑战,例如生产工艺成本高、能耗大,材料组装和排布形成器件难度大,器件稳定性、重复性差等,灵敏度不够高,难以识别种类繁多的爆炸物等等。在爆炸物传感器实用化和产业化的迫切需求下,需要科学家不断的推动相关的研究工作。

中国科学院新疆理化所窦新存研究员课题组首先全面系统地总结和评述了2010年以来发表的基于一维无机纳米材料的爆炸物蒸气检测工作,并根据在增强电学传感器性能过程中使用的不同策略,将这些工作分为有序排布的阵列、表面修饰、光电增强、柔性设计、肖特基结以及传感器阵列构建几个方面。并在此基础上提出了可应用在增强爆炸物检测的电学传感器性能上的策略和方法,包括垂直的阵列结构、一步构建的有序结构、“锁钥”设计、自驱动传感以及可转移和穿戴的传感器设计等。该综述文章通过总结典型的基于电学传感器的爆炸物蒸气检测工作,提炼出了先进可行的实验方法。并且,在面对实验室工作与实际检测之间的差距时,提出了一些解决现有问题的可行性方案。同时,提出了非制式爆炸物检测被忽视的问题,为未来基于电学传感器的爆炸物检测工作提供了新的研究思路和理论依据。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201504846)上。

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