基于毛细管微通道的TNT爆炸物荧光传感系统：高灵敏度快速检测新策略

为解决传统爆炸物检测方法在机场等高流量场所存在的便携性差、灵敏度不足等问题，北京理工大学研究人员开发了基于MEH-PPV荧光薄膜的毛细管微通道传感系统。该系统通过正交光路设计实现1.2 ppb级TNT蒸气检测，响应时间<3秒，兼具高选择性和可重复使用性，为反恐安检提供创新技术方案。

　　

在恐怖主义威胁日益严峻的背景下，硝基芳香族化合物如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)因其高爆炸性和环境持久性成为全球公共安全的重要挑战。传统气相色谱、离子迁移谱等检测技术存在设备笨重、响应慢等缺陷，难以满足机场等密集场所的实时监测需求。荧光薄膜传感技术虽被IUPAC评为2022年十大化学新兴技术，但气体检测中仍面临薄膜制备、光路干扰等瓶颈问题。

北京理工大学机电学院的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表创新成果，开发出基于玻璃毛细管微通道的便携式荧光传感系统。该系统通过旋涂法在500 μm微通道内构建MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯])荧光薄膜，采用正交光路设计降低杂散光干扰，配合150℃气化室预处理，实现了TNT蒸气的高效捕获与检测。

关键技术包括：1）玻璃毛细管微通道双重功能集成（气体通路/荧光基底）；2）动态荧光淬灭(Dynamic Fluorescence Quenching)检测原理；3）尼龙试纸采样-气化联用技术；4）365 nm LED激发光源的微型化光学系统。

【Development of the portable film-based fluorescent microchannel sensing system】

研究团队设计的气化室-毛细管传感单元-正交光路集成系统，通过优化MEH-PPV薄膜厚度与微通道直径比例，使液相检测限达0.01 ng/μL（相当于气相1.2 ppb），较传统电化学传感器灵敏度提升两个数量级。

【Fluorescent thin-film preparation in capillary tube via spin-coating】

旋涂工艺制备的圆柱形荧光薄膜展现均匀发射特性，荧光寿命测试证实其与TNT蒸气发生光诱导电子转移(PET)效应，淬灭效率达78%。对比实验显示微通道结构使蒸气接触面积增加5倍。

【Conclusion】

该系统在60秒内完成采样-检测全流程，对二硝基甲苯(DNT)等干扰物的选择比>15:1，经50次循环测试后信号衰减<8%。其性能参数超越文献报道的MOF薄膜传感器（Moscoso et al., 2021）和光纤传感器（Banoo et al., 2020）。

该研究通过微流控与荧光传感的交叉创新，解决了爆炸物检测领域"灵敏度-便携性-速度"难以兼得的三角悖论。特别值得注意的是，研究团队采用商用MEH-PPV材料实现ppb级检测，避免了贵金属/稀土材料的成本问题，为技术转化奠定基础。未来通过集成智能手机检测模块（参照Gao et al.方案），可进一步推动该技术在野战环境、海关检疫等场景的应用。论文通讯作者LIU Yang强调，该系统的正交气路设计原理可拓展至甲醛、VOCs等危险气体监测领域。