新納米管傳感器擁有超靈敏的“嗅覺(jué)”

鯊魚(yú)可以在幾公里外聞見(jiàn)一滴血的腥味，而碳納米管的靈敏“嗅覺(jué)”更高一層。近日，由麻省理工大學(xué)研究人員研發(fā)出一種超級(jí)靈敏的新型探測(cè)儀，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。

據(jù)了解，該技術(shù)利用了蜜蜂毒液中一種稱(chēng)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(lèi)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)。

其實(shí)，近幾年斯坦諾的實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)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?chē)饩€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)?！彼固怪Z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(chóng)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。

該研究負(fù)責(zé)人斯坦諾表示：“雖然我們還不能將這種檢測(cè)器安裝在地鐵里來(lái)檢測(cè)爆炸物，但新傳感器已經(jīng)突破了自身的瓶頸。如果一個(gè)樣本里只有一個(gè)分子，只要你讓它進(jìn)入傳感器，就能檢測(cè)出來(lái)。”