據(jù)《每日科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道,在受到壓力時(shí),細(xì)胞會(huì)吐出一股含有微量氮氧化物和其他有毒物質(zhì)的氣流。最近,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員成功制作了一種超靈敏氣體探測(cè)器,該探測(cè)器甚至靈敏到未來(lái)也許能探測(cè)到一個(gè)單細(xì)胞的微量排放,這為確定藥物或納米粒子是否會(huì)損害細(xì)胞或研究細(xì)胞間如何相互通信提供了一條新途徑。
這個(gè)基于金屬氧化物納米管的新傳感器要比基于薄膜的現(xiàn)存?zhèn)鞲衅黛`敏100倍至1000倍,同時(shí)還能發(fā)揮多路傳感器的作用。氣體探測(cè)器的工作原理,一般都是對(duì)沉積氣體分子以電子在表層移動(dòng)方式所引起的微妙變化進(jìn)行探測(cè)。因此,可獲得的表面越大,傳感器就越敏感??茖W(xué)家們對(duì)基于納米管的傳感器如此感興趣,主要是由于納米管具有只有幾個(gè)納米厚的壁,因此納米管本身幾乎都是表面。
盡管納米管已被證明特別適用于氣體傳感器,但是要將其裝配起來(lái)是一個(gè)困難的、不精確的和耗時(shí)的過(guò)程。過(guò)去的方法是將納米管隨機(jī)自由地散布在一個(gè)表面上來(lái)形成電氣接點(diǎn)(期望總有幾個(gè)納米管可墜入合適的位置),或是納米管被散布在其他納米管之間后,在納米管上鋪設(shè)接點(diǎn)。這些方法雖然也能產(chǎn)生功能器件,但妨礙了研究人員了解發(fā)生在襯底上的反應(yīng)點(diǎn),因而也就無(wú)法進(jìn)行多路同步實(shí)驗(yàn)。另外,因?yàn)闊o(wú)法保證氣體反應(yīng)發(fā)生在納米管的內(nèi)部,這些傳感器也達(dá)不到其應(yīng)有的靈敏度。
為解決這些問(wèn)題,NIST研究人員對(duì)大約1根頭發(fā)絲厚度的氧化鋁薄片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),在其上打了數(shù)百萬(wàn)個(gè)大約200納米寬的孔。將這些納米孔作為模具,研究人員將氧化鋁薄片浸泡在鎢離子溶液中,使孔隙內(nèi)部形成涂層,并將納米管安排到位。納米管形成后,研究人員讓薄薄的金屬層沉積在氧化鋁膜的上下兩面,以作為電氣接觸點(diǎn)。
該傳感器的高靈敏度源于其設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)確保了任何感應(yīng)都是氣體在納米管內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)的結(jié)果。研究人員還注意到,只要納米管兩端保持開(kāi)放,對(duì)同樣的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)易調(diào)節(jié),就可形成其他半導(dǎo)體或金屬氧化物的納米管。
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