交叉响应传感阵列是针对多种被检测物的同步检测方法，灵感来源于哺乳动物的嗅觉和味觉系统——综合许多感受器的响应，对各种气味和味道进行区分识别。交叉响应传感阵列不同于特异性传感器，其中每一传感组分对被检测物都有响应，但响应信号存在差异，通过被检测物的响应信号指纹图使得各物质得以识别。获取越多有效传感信息，被检测物间的差异性体现就越明显，因此更加有利于多底物区分。目前，交叉响应传感阵列的设计主要基于光学和电学信号，其中光学信号以比色和荧光信号最为常用，而基于荧光信号的传感阵列因具有高灵敏度，使其在多底物交叉响应检测阵列的研究中占有重要地位。本论文从设计简单高效的交叉响应荧光检测芯片出发，通过获取更多有效传感信息，将芯片应用于生物小分子的识别。主要研究工作如下:　　1、设计了基于螺噁嗪-金属复合物的交叉响应传感芯片，检测识别全部二十种天然氨基酸。螺噁嗪在无光照、紫外和可见光照三种条件下发生开闭环反应，伴随有不同荧光。与金属离子结合后，能够对氨基酸产生响应，改变开闭环平衡;不同氨基酸与螺噁嗪-金属复合物亲和作用不同，因此开闭环平衡不同，导致荧光信号差异。综合分析三种条件下荧光信号指纹图，能够将二十种氨基酸完全区分识别。由于光照条件改变带来的丰富传感信息，利用三种螺噁嗪-金属复合物即能完成高效识别，对氨基酸混合物以及血清环境中的氨基酸也能够成功地进行区分辨别。这一便捷的传感芯片为复杂体系生物检测、药物筛选等提供了新思路。　　2、研究了基于角度变化的光子晶体荧光增强效应，为通过物理结构来丰富传感信息提供了基础。制备的高质量光子晶体膜随观察角增大呈现出显著的从红色到蓝紫色的颜色变化，其禁带位置与布拉格定律符合，反射率随角度增大而下降。将罗丹明B、荧光素和香豆素314分别引入光子晶体膜，研究其荧光增强效应随检测角度变化的结果，发现罗丹明B在20°时荧光最强，荧光素在60°时荧光稍强，香豆素314在80°时荧光略强于其他角度。这是染料发射波长与光子晶体禁带匹配，以及光子晶体反射率随角度增大而下降的共同结果。通过变换角度，光子晶体膜能够差异性地增强不同波长的荧光，为利用光子晶体角度变化丰富传感信息获取提供了思路。　　3、设计了彩虹色光子晶体芯片，检测了包括单糖、糖醇和二糖在内的十二种糖。以染料茜素红-S分别结合苯硼酸、氨基乙基联苯基硼酸酯两种硼酸衍生物，作为传感复合物负载在光子晶体膜上，制得糖类检测芯片。通过多角度分析，综合光子晶体传感芯片在0°、30°、45°和60°下的荧光信号指纹图，成功识别了十二种不同种类的糖，对不同浓度下的糖以及糖类混合物也能实现区分辨别。彩虹色光子晶体芯片的引入，简化了多底物检测过程，为制备高效便捷交叉响应阵列提供了新方法。