爆炸相關(guān)的襲擊對全球安全和穩(wěn)定造成了巨大的威脅，探索可靠的痕量爆炸物氣氛檢測方法是遏制爆炸襲擊的有效手段之。中科學院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學與技術(shù)研究室科研人員開發(fā)了基于氧化鋅插層調(diào)節(jié)的高靈敏硝基爆炸物氣氛肖特基結(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)對TNT、DNT、PNT、PA、RDX及尿素等爆炸物在十億分之甚至萬億分之濃度范圍的檢測。
目前，用于痕量爆炸物檢測的方法主要有離子遷移譜、熒光、拉曼光譜和氣敏傳感。其中，基于電學傳感器的氣敏檢測方法以非接觸、采樣簡單、可靠性高等優(yōu)勢而備受關(guān)注。然而，在實際場景中，爆炸物蒸氣濃度會低于十億分之甚至千萬億分之別，因此，吸附在納米材料表面的爆炸物分子少，這就需要傳感器在實際檢測時具有高的靈敏度。此款基于氧化鋅插層調(diào)節(jié)的高靈敏硝基爆炸物氣氛肖特基結(jié)就是針對此問題而開發(fā)。

　　不過，單個電學傳感器只能檢測但不能識別爆炸物，需要傳感器陣列才能使爆炸物的識別成為可能。因為自然嗅覺系統(tǒng)在氣體檢測方面具有超高的靈敏度，可達到0.1飛摩爾，對設(shè)計和構(gòu)建痕量氣氛傳感器具有十分重要的借鑒作用。所以傳感器陣列的構(gòu)建類似于人工嗅覺系統(tǒng)，將有利于爆炸物蒸氣的識別檢測。按照這個邏輯，傳感器陣列可以通過組實體傳感器協(xié)同工作來實現(xiàn)。然而，傳統(tǒng)意義上的傳感器陣列其中的個傳感器如果不能工作，整個傳感器陣列的識別能力都會受到影響。因此，如何簡化傳感器陣列的結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對爆炸物氣氛的高靈敏識別檢測，具有十分重要的現(xiàn)實意義，而且頗具挑戰(zhàn)。

　　這只“鼻子”的高靈敏傳感材料由石墨烯/氧化鋅/硅納米線三元肖特基結(jié)組成。在此基礎(chǔ)上，巧妙地通過調(diào)節(jié)單色LED光源的光強調(diào)制傳感器性能。因此，對于同種爆炸物氣氛，在8種不同光強下，肖特基結(jié)會產(chǎn)生8個不同的響應(yīng)值。另外，由于不同的爆炸物分子得到電子和失去電子的能力不同，因而，對于不同的爆炸物，肖特基結(jié)即使在同種光強下呈現(xiàn)出的響應(yīng)大小也不樣。后，通過主成分分析方法對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)了對TNT、DNT、PNT、PA、RDX、Urea、BP和AN(硝銨)等8種制式及非制式爆炸物的高靈敏、快速識別檢測。

　　與傳統(tǒng)的傳感器陣列相比，該傳感器陣列基于單個傳感器即可實現(xiàn)陣列檢測的功能，同時，大大節(jié)約了傳感器陣列的制備工序，并從原理上顯著提升了陣列的穩(wěn)定性。不僅如此，利用該光電肖特基結(jié)傳感器檢測未知的爆炸物，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)爆炸物的識別，而且可以實現(xiàn)半定量分析。

　　該研究中的基于個傳感器構(gòu)建傳感器陣列，亦即人工嗅覺系統(tǒng)的方案為簡化傳感器陣列構(gòu)建步驟，開發(fā)具有識別功能的爆炸物氣氛傳感器提供了新的思路。同時，該研究思路亦可為其它痕量氣氛傳感器的設(shè)計提供借鑒。