非制式爆炸物的现场快速检测对维护世界安宁和人民生命财产安全具有至关重要的意义。化学传感器作为痕量物质检测的重要手段，通常根据分析物的化学性质设计探针，通过特定的化学相互作用产生信号，从而能够显著改善对目标物检测的特异性。比色和荧光化学传感器具有直观、便携、特异、灵敏和抗干扰等优点，是物质分析和环境监测中广泛使用的检测方法。由于非制式爆炸物大多以固体形式存在，而比色或荧光法通常无法直接完成对固体目标物的检测，因此，迫切需要化学传感器具备从固体状态目标物获取信息的能力。

师法自然，嗅觉作为五种基本感觉之一，是动物非接触感知外界环境中化学物质的唯一方式。但嗅觉仿生技术与视觉、听觉、触觉这些感知物理量的仿生技术相比，发展相对滞后，主要是由于化学物质传感是类别传感，虽能给出化学物质类别信息，但难以量化。能否基于容易量化的光学信号构建人工嗅觉系统，通过嗅觉实现化学物质的非接触感知识别，是化学传感器领域一项极具挑战性的难题。

基于上述考虑，中国科学院新疆理化技术研究所爆炸物传感检测团队在可视化人工嗅觉系统的高灵敏、快速、识别检测原理和器件设计方面长期攻关，发展了系列新的解决方案(Adv. Mater. 2020, 32, 1907043; Mater. Horiz. 2020, 7, 3250-3257; Adv. Sci. 2020, 7, 2002991; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, DOI: 10.1002/anie.202203358; Anal. Chem. 2022, DOI:10.1021/acs.analchem.2c00505等)。

上述研究受到国际同行广泛关注，并受Wiley出版社光学领域新刊Advanced Photonics Research邀请撰写领域综述。团队全面系统地总结和评述了2010年以来发表的基于可视化检测的非制式爆炸物检测工作，并根据人工嗅觉系统的构筑模式，将这些工作分为探针设计、基底设计、模式识别以及传感系统构建四个方面。展望了可应用在非制式爆炸物检测的人工嗅觉系统性能提升策略和方法，包括单分子识别方法、光学信号增强策略以及稳定性传感基底设计等。通过总结面向痕量非制式爆炸物检测的可视化人工嗅觉系统的构建策略，指出了非制式爆炸物检测领域容易被忽视的问题，为更灵敏、更可靠的可视化人工嗅觉系统开发提供了独到的学术见解。

该综述以A March to Shape Optical Artificial Olfactory System toward Ultrasensitive Detection of Improvised Explosives为题发表，新疆理化技术研究所为唯一完成单位，博士生张天实为第一作者，导师窦新存研究员为通讯作者。该研究工作得到中科院西部之光、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院从0到1原始创新及国家高层次人才等项目的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adpr.202200006

可视化化学探针到单分子识别的人工嗅觉系统构建