中科院新疆理化所在比色邏輯門快速准確識別爆炸物方面取得重要進展

發布時間:2021-01-19

  1月8日,Cell Press旗下的《Cell Reports Physical Science》发表了中科院新疆理化所爆炸物安全科学自治区重點實驗室窦新存团队题目为Colorimetric Logic Design for Rapid and Precise Discrimination of Nitrate-Based Improvised Explosives的研究成果。該研究針對特異性比色單元集成的陣列提出了一種全新的判斷模式——比色邏輯,成功實現了對于混合非制式爆炸物的快速、准確識別。 

  針對非制式爆炸物混合物難以快速、准確識別的難題,目前最前沿的陣列數據處理方法—人工神經網絡,也因爲沒有嚴格的數據輸出方式,所以需要精確的設計和大量的訓練從而避免過度擬合。因此,複雜的數據處理方式成爲限制傳感陣列發展的最大障礙。就要求科研人員開發更適合應用于現場陣列檢測的新型數據處理方法。在此,研究人员首先利用YES/NO逻辑門对非制式爆炸物混合物快速筛选,然后进一步利用比色解码技术实现了对于非制式爆炸物的精准识别。最后,通过采用集成比色水凝胶阵列的方式,以最常用的非制式爆炸物黑火药、硝酸脲和硝铵为例,实验验证了该比色邏輯門不仅可以快速判断可疑物是否为非制式爆炸物,而且可以准确判断其为何种易制爆原料或是具体哪种非制式爆炸物。该项研究从限制检测领域发展的数据处理模式出发,提供了一种实现传感阵列快速、准确识别混合物的新策略。 

  该研究第一完成单位为中科院新疆理化所,王广发博士为第一作者,窦新存研究員为通讯作者。同时,该研究得到国家重点研发计划、国家高层次人才特殊支持计划、中科院原始创新项目、国家自然科学基金、中科院西部之光项目,新疆自治区重点研发计划、天山创新团队等项目的资助。 

  文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386420303477 

  比色邏輯門的构建及其判别过程示意图