一個(gè)爆炸物分子也能檢測(cè)到的新納米管傳感器
2020-06-12
麻省理工大學(xué)研究人員研發(fā)出一種超級(jí)靈敏的新型探測(cè)儀，該技術(shù)利用了蜜蜂毒液中一種稱為bombolitins的蛋白質(zhì)片段。研究人員將這種蛋白質(zhì)片斷涂在碳納米管上后發(fā)現(xiàn)，這些肽類會(huì)對(duì)包括TNT在內(nèi)的硝基芳香族化合物等爆炸物起反應(yīng)。領(lǐng)導(dǎo)該研究的麻省理工大學(xué)化學(xué)工程副教授邁克爾·斯坦諾表示，新納米傳感器將探測(cè)能力提高到了極限，能在室溫室壓下檢測(cè)到單個(gè)爆炸物分子。將檢測(cè)爆炸物的能力推進(jìn)到一個(gè)分子的最后極限，比目前機(jī)場(chǎng)用的爆炸檢測(cè)儀靈敏很多。
斯坦諾的實(shí)驗(yàn)室已在近幾年開發(fā)出能檢出多種分子的碳納米管傳感器，這些分子包括硝基氧化物、過(guò)氧化氫、神經(jīng)毒氣沙林等。這種傳感器利用了碳納米管天然熒光性質(zhì)，一旦發(fā)現(xiàn)標(biāo)靶分子，碳納米管就會(huì)因熒光強(qiáng)度改變而出現(xiàn)閃動(dòng)。但這種利用熒光強(qiáng)度的傳感器容易受到周圍光線的影響，而且出錯(cuò)率高、噪音大。
為了避免上述缺點(diǎn)，新爆炸物傳感器從工作原理上對(duì)原有碳納米管傳感器進(jìn)行了改進(jìn)。同樣都是利用碳納米管的天然熒光特性，但新傳感器利用的是碳納米管與標(biāo)靶分子結(jié)合后熒光波長(zhǎng)的改變，并制造了一臺(tái)新型顯微鏡來(lái)讀取這些裸眼無(wú)法看到的波長(zhǎng)變化信號(hào)。
每種納米管—多肽組合會(huì)對(duì)不同的硝基芳香族化合物起反應(yīng)。用涂有不同bombolitins的納米管，就能識(shí)別所要檢測(cè)的爆炸物的獨(dú)特“指紋”。此外，納米管還能檢測(cè)出爆炸物在環(huán)境中分解的產(chǎn)物。“比如TNT會(huì)在環(huán)境中分解變成其他分子，這些衍生分子也能被識(shí)別出來(lái)。”斯坦諾說(shuō)，“我們需要的是一個(gè)能檢測(cè)整個(gè)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和次第衍生物的傳感器平臺(tái)，而不僅僅是某一種。”
研究證實(shí)，該傳感器還能檢測(cè)出屬于硝基化合物的兩種殺蟲劑，因此有作為環(huán)境檢測(cè)器的潛力，將來(lái)甚至能檢測(cè)出飄在空氣中的任何分子。此外，該技術(shù)還在商業(yè)和軍事上具有很大應(yīng)用前景。
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