激光网3月29日消息，由香港科技大学工程学院领导的研究团队，致力于利用各种高性能气体传感器阵列制造人工嗅觉传感器，以应对长期存在的挑战。
他们新开发的仿生嗅觉芯片能够将纳米管传感器阵列集成在纳米多孔基板上，每个芯片可单独识别多达10000个可寻址的气体传感器，这种配置类似于嗅觉对人类和其他动物的工作方式。
几十年来，世界各地的研究人员一直在开发人工嗅觉和电子鼻，目的是模拟生物嗅觉系统的复杂机制，以有效地辨别复杂的气味混合物。然而，其开发的主要挑战在于难以使系统小型化并提高其识别能力，以确定复杂气味混合物中的确切气体种类及其浓度。
为了解决这些问题，由科大电子与计算机工程学系和化学与生物工程学系讲座教授范志勇教授领导的研究团队使用工程材料成分梯度，允许在一个小的纳米结构芯片上安装各种不同的传感器。
利用人工智能的力量，他们的仿生嗅觉芯片对各种气体表现出非凡的灵敏度，对混合气体和 24 种不同的气味具有出色的区分能力。为了扩大嗅觉芯片的应用，该团队还将芯片与机器狗上的视觉传感器集成在一起，创建了一个结合了嗅觉和视觉的系统，可以准确识别盲盒中的物体。
仿生嗅觉芯片的开发不仅将改善人工嗅觉和电子鼻系统在食品、环境、医疗和工业过程控制方面的广泛应用，还将为智能系统开辟新的可能性，如先进的机器人和便携式智能设备，用于安全巡逻和救援行动。
例如，在实时监测和质量控制中的应用中，仿生嗅觉芯片可用于检测和分析与工业过程不同阶段相关的特定气味或挥发性化合物，以确保安全，检测环境监测中的任何异常或有害气体;并识别管道中的泄漏，以便及时维修。
本研究中提出的技术是气味数字化领域的关键突破。随着科学界见证了视觉信息数字化的胜利盛行，在现代和成熟的成像传感技术的推动下，由于缺乏先进的气味传感器，基于气味的信息领域仍未开发。
樊教授团队的工作为开发具有巨大潜力的仿生气味传感器铺平了道路。随着进一步的进步，这些传感器可以得到广泛的应用，类似于手机和便携式电子产品中无处不在的微型摄像头，从而丰富和提高人们的生活质量。
范教授是跨学科材料科学与工程领域的学者，他热衷于将实用的方法与大胆的想象力相结合，推动一流的研究，产生社会影响。他在仿生感觉系统方面工作了二十多年，首先从视觉系统开始，并于 2020 年成功开发了世界上第一个带有 3D 视网膜的球形人造眼。凭借这一成功，他涉足嗅觉系统，并通过集成两个系统来提升他的工作，以实现更智能的机器人和扩展的应用。
“未来，随着合适的生物相容性材料的开发，我们希望仿生嗅觉芯片也可以放在人体上，让我们闻到平时闻不到的气味。它还可以监测我们呼吸中挥发性有机分子的异常情况，以及我们皮肤发出的异常情况，以警告我们潜在的疾病，进一步发挥仿生工程的潜力。
该研究发表在《自然电子学》杂志上。
