6 结论与展望通过以上综述我们可以发现,为了实现爆炸物的快速响应、高灵敏和高选择性的检测,绝大部分的研究工作集中在开发各种新型荧光材料上。 其中,PPE共轭聚合物是一类已经用于商业化设备的材料。 然而,从单体设计到聚合反应,这些聚合物需要复杂和耗时的合成路线,这是限制其产业化应用的一个瓶颈问题。 近年来,共轭聚合物的耐光性问题也引起了广泛关注。 而众所周知,其它经典的荧光材料,例如多环芳烃、量子点和金属-有机骨架材料也存在很多问题,如毒性,这可能污染环境并使植物、动物或人类中毒。 这些潜在的问题需要研究者开发新型的、低成本的、环境友好的且性能稳定的荧光材料。 在这方面,使用高性能的荧光小分子材料作为结构单元对现有的共轭聚合物侧链进行修饰,通过更简单的一步反应来完成对聚合物侧链的修饰,这是一种非常简便的合成路线。 通过精心设计聚合物的修饰位点,扩展聚合物中激子的迁移长度,从而使功能化聚合物对爆炸物检测表现出更高的灵敏度和选择性。 最近报道的超分子系统虽然具有的传优异的传感性能,但是仍然存在成本高和可扩展性低等问题。 具有AIE效应的荧光分子被不断研发出来,在具有AIE性质的化合物中,TPE分子具有合成方法简单、发光性能优良,而且易于功能化修饰等优点,而这些优点都非常有利于研究者对TPE分子进行深入的研究与应用。 因此,以具有AIE现象的TPE及其衍生物作为探针是荧光检测领域的一个非常具有潜力的方向。

然而,在实际应用中传感材料还需要满足成本低、环保和长期稳定等几个要求。 在这方面,研究工作者通过将荧光材料与静电纺丝技术相结合,已经成功地制备了一种绿色环保、性能稳定的纳米纤维传感材料。 将此纳米纤维材料作为薄膜传感器用于爆炸物检测,不仅操作简便、成本低廉,而且具有高灵敏和高选择性的检测性能,从而有效地解决了其它荧光传感材料所出现的种种问题。 因此,使用静电纺丝技术制备纳米纤维膜传感器成为了近年来的研究热点。

此外,研究人员应该对设计新颖的爆炸物传感系统的实际应用付出更多的努力。 虽然荧光探针对硝基芳香化合物的检测灵敏度已经达到了令人满意的程度,但是在实际情况下将其用于直接检测包装的炸弹或地雷中TNT蒸气、DNT蒸气等相关问题没有解决,其检测性能也尚未可知。 所以,除了在实验室对爆炸物检测之外,进一步的研究应该更加注重实际应用(如爆炸现场和交通枢纽)中爆炸物的检测。

荧光猝灭法仍然是基于荧光爆炸物检测的主要检测方法,但是,有必要利用其它荧光现象对爆炸物进行检测。 理论上,任何能够引起荧光强度(猝灭或增强)、波长、各向异性或寿命等变化的实验现象都可用于爆炸物检测。 可以预料的是,由于荧光增强效应几乎不受荧光背景的影响,因而是一种更灵敏的检测技术。 一般来说,爆炸物所导致的荧光猝灭现象是由激发态的荧光团与缺电子爆炸物之间发生PET过程所导致。 通过对荧光团的分子轨道优化,对于一些爆炸物可能出现电子反向转移,从而导致对于不同的爆炸物出现相反的传感现象。 此外,设计一种硝基爆炸物可以中断已经存在的猝灭过程而导致荧光增强的传感系统具有非常重要的意义。 在不久的将来频谱迁移和寿命变化的现象也将应用于爆炸物检测。通过利用这些现象的优势,未来将看到荧光方法在爆炸物检测中发挥更重要的作用。

在未来另一个趋势是进一步理解荧光方法对爆炸物检测的传感机理以及传感材料与传感性能之间的关系。 迄今为止,在爆炸物检测中使用的大多数荧光传感材料是通过一种试验方法进行研发。 因此,一种比较理想的方法是使用理论预测(如分子轨道)以合理设计传感材料。 为了实现这个目标,将模拟和理论研究用于具有更好电子结构和可预测传感性能材料的合理设计和合成显得非常重要。 例如,密度函数理论计算是一个从理论角度研究发光材料的电子特性和分析物相互作用的强大工具。 通过调整传感材料的晶体结构、组成和孔隙率,优化电子结构、发光特性和氧化还原特性,其检测性能会显著提高,从而预测和确认用于爆炸物灵敏性和选择性检测的最合适材料,制定所用材料的可靠性标准,建立材料合成的合理路线。 除了研究传感材料之外,理解分析物分子是如何扩散到传感薄膜并与发色团发生相互作用,是理论研究的另一个方向。 Shaw和同事[136]运用石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)和中子反射率(Neutron Reflectance,NR)来分析硝基芳烃扩散到树枝状薄膜的过程,他们发现吸附过程是自发过程并与薄膜的厚度无关。 QCM、NR和 ab initio量子化学计算的综合运用为硝基爆炸物在传感材料中的吸附过程提出了一种正确而深刻的见解。

尽管基于荧光方法对爆炸物探测遇到许多如灵敏度、选择性、稳定性和成本方面的挑战,但是我们相信,随着传感材料的合理设计和计算建模的不断进步,基于荧光的爆炸物传感器将有一个光明的应用前景。