一個爆炸物分子也能檢測到的新納米管傳感器
2020-06-12
麻省理工大學研究人員研發出一種超級靈敏的新型探測儀，該技術利用了蜜蜂毒液中一種稱為bombolitins的蛋白質片段。研究人員將這種蛋白質片斷涂在碳納米管上后發現，這些肽類會對包括TNT在內的硝基芳香族化合物等爆炸物起反應。領導該研究的麻省理工大學化學工程副教授邁克爾·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、神經毒氣沙林等。這種傳感器利用了碳納米管天然熒光性質，一旦發現標靶分子，碳納米管就會因熒光強度改變而出現閃動。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。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境中分解的產物。“比如TNT會在環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網絡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，該技術還在商業和軍事上具有很大應用前景。
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