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科學(xué)家們最近發(fā)現，實(shí)驗室中專(zhuān)門(mén)生長(cháng)出的碳納米管能夠大幅增強拉曼光譜儀(Raman spectroscope)的靈敏度，從而使矩陣傳感器軌跡上的熱能連有害物質(zhì)的單分子都能檢測出來(lái)。 根據蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)與加州羅倫斯利物摩國家實(shí)驗室(LLNL)的科學(xué)家表示，透過(guò)生長(cháng)碳納米管使拉曼光譜儀提高約10萬(wàn)倍的靈敏度，將可達到讓低成本可攜式電子鼻(E-nose)偵測器實(shí)現單分子偵測的目標。 ETH教授Hyung Gyu Park與LLNL研究科學(xué)家Tiziana Bond等人共同開(kāi)發(fā)這項稱(chēng)為表面增強拉曼光譜(SERS)的技術(shù)，并宣稱(chēng)已經(jīng)發(fā)現了一種可為電子鼻等應用提高SERS的易于制造方式。 “相較于許多現有的傳感器，我們的SERS傳感器大幅提高了偵測靈敏度達10,000～100,000倍之多，”P(pán)ark指出，“我們的研究結果重點(diǎn)或突破之處在于實(shí)現了一種簡(jiǎn)便且價(jià)格低廉的方式來(lái)制造這種超高靈敏度傳感器──它十分可靠且能重復化學(xué)組成檢測�！� 
新式高靈敏度傳感器采用碳納米管束，可讓拉曼光譜儀散射光線(xiàn)，從而實(shí)現超靈敏的化學(xué)檢測。（來(lái)源：H.G. Park / ETH Zurich） 拉曼光譜儀較傳統檢測方法更具有許多優(yōu)點(diǎn)。其工作原理是透過(guò)雷射或單一頻率的光源照亮分子，然后觀(guān)察所得到的散射光源──其頻率模式可用作為指紋辨識別物質(zhì)。為了確定僅有的個(gè)別分子，這些頻率必須加以大幅地放大，通常會(huì )將偵測器表面置于非常接近樣本之處，因此將它稱(chēng)為“表面增強”拉曼光譜儀。 研究人員們還發(fā)現一種更可靠的新方法，甚至可檢測到最微弱的拉曼散射光源信號。他們發(fā)現，緊密叢生的碳納米管束可以用來(lái)為電子鼻建置“熱點(diǎn)”，使靈敏度大大提高。 該技術(shù)透過(guò)彎曲碳納米管束的兩端，使拉曼光源可接觸到混雜于碳納米管之間的任何分子。為了更進(jìn)一步增強效果，使檢測結果更可靠，該團隊首先用二氧化鉿涂覆在納米管的一端，然后用金在3D結構下創(chuàng )造出具有數以千計的高密度納米尺寸熱點(diǎn)。 Bond說(shuō)，這種方式不但能夠大幅提高其靈敏度，同時(shí)使得檢測結果更可靠，也更具有可重復性。 接下來(lái)，研究人員將開(kāi)始展開(kāi)優(yōu)化過(guò)程，以及致力于讓可攜設備能現場(chǎng)使用電子鼻，從環(huán)境污染物、藥物殘留與化學(xué)武器中檢測出微量的物質(zhì)。 |
