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一個爆炸物分子也能檢測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)出一種超級靈敏的新型探測儀，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)，這些肽類會對包括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能力提高到了極限，能在室溫室壓下檢測到單個爆炸物分子。將檢測爆炸物的能力推進到一個分子的最后極限，比目前機場用的爆炸檢測儀靈敏很多。
斯坦諾的實驗室已在近幾年開發(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)標靶分子，碳納米管就會因熒光強度改變而出現(xiàn)閃動。但這種利用熒光強度的傳感器容易受到周圍光線的影響，而且出錯率高、噪音大。
為了避免上述缺點，新爆炸物傳感器從工作原理上對原有碳納米管傳感器進行了改進。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靶分子結(jié)合后熒光波長的改變，并制造了一臺新型顯微鏡來讀取這些裸眼無法看到的波長變化信號。
每種納米管—多肽組合會對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，就能識別所要檢測的爆炸物的獨特“指紋”。此外，納米管還能檢測出爆炸物在環(huán)境中分解的產(chǎn)物。“比如TNT會在環(huán)境中分解變成其他分子，這些衍生分子也能被識別出來。”斯坦諾說，“我們需要的是一個能檢測整個反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和次第衍生物的傳感器平臺，而不僅僅是某一種。”
研究證實，該傳感器還能檢測出屬于硝基化合物的兩種殺蟲劑，因此有作為環(huán)境檢測器的潛力，將來甚至能檢測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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