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近日，東南大學(xué)與新加坡國立大學(xué)的聯(lián)合科研團(tuán)隊在Nature Communications期刊發(fā)表了一項研究成果，提出了一種AI增強(qiáng)離子淌度質(zhì)譜與中紅外光譜的協(xié)同方法，實現(xiàn)了丙醇的高精度識別。該項研究為氣體混合物的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確檢測提供了一種新方法，有望在環(huán)境安全及醫(yī)療健康領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

異丙醇(IPA)是一種用途廣泛的重要化工產(chǎn)品和原料，可用于制藥、化妝品、塑料、涂料、消毒劑等。異丙醇具有一定危險性，長期暴露及吸入可能會出現(xiàn)各種醫(yī)療保健問題，例如皮膚刺激、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)損傷。因此，快速準(zhǔn)確地檢測IPA分子非常重要。離子淌度和中紅外光譜是常用的精度較高的IPA方法。然而離子淌度需要高壓電源和嚴(yán)格的操作環(huán)境(例如真空或低壓)，而傳統(tǒng)的中紅外光譜在低濃度鑒定過程中受到響應(yīng)不佳的限制。這兩種方法在IPA檢測上都有缺點。

為實現(xiàn)選擇性好、響應(yīng)快、靈敏度高的IPA檢測，研究人員提出了一種利用多開關(guān)摩擦電納米發(fā)電機(jī)輔助的基于IMMS的人工智能(AI)化學(xué)檢測方法。自供電的摩擦發(fā)電機(jī)提供了額外的高壓電源，產(chǎn)生的高壓大大增強(qiáng)了離子淌度在低和環(huán)境氣壓下的精確IPA檢測中的使用。同時，中紅外光譜降低了IPA分子隨吸收和反射的響應(yīng)，從而精確地獲得波長和響應(yīng)。而摩擦電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的冷等離子體也增強(qiáng)了異丙醇傳感的中紅外光譜響應(yīng)

此外，采用人工智能增強(qiáng)方法的數(shù)據(jù)處理將結(jié)合離子淌度傳感和增強(qiáng)的中紅外響應(yīng)的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)超高精度和寬范圍檢測。通過IPA分子與等離子體放電和中紅外輻射的相互作用，可以準(zhǔn)確識別IPA的種類和濃度以及輸出信號響應(yīng)。然后，從這兩種機(jī)制獲得的原始數(shù)據(jù)被發(fā)送到計算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步分析。在深度學(xué)習(xí)技術(shù)的輔助下，離子放電和中紅外方法協(xié)同機(jī)制的信息可以以約99%的準(zhǔn)確率進(jìn)行識別，而傳統(tǒng)的IPA識別只能達(dá)到50%的準(zhǔn)確率。

編輯點評：研究團(tuán)隊利用摩擦電納米發(fā)電機(jī)輔助離子淌度和中紅外光譜，解決了這兩種方法在IPA檢測時的缺陷，同時結(jié)合AI技術(shù)使數(shù)據(jù)的處理分析更加準(zhǔn)確，從而實現(xiàn)了IPA分子的高精度檢測。IPA的廣泛使用使其對人體健康的影響更受重視，IPA分子的高精度檢測可以更好地為人們提供保護(hù)。此外IPA也是糖尿病等疾病地生物標(biāo)志物，該方法在呼出氣檢測中也有一定的應(yīng)用價值。

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