一篇文章看懂納米傳感器所有“貓膩”

　　納米傳感器的應用實(shí)例

　　借助聲音震動(dòng)識別細微運動(dòng)的納米傳感器

　　一款神奇的蜘蛛俠納米縫隙傳感器，它采用聲音導致空氣震動(dòng)，從而識別運動(dòng)的原理，可以讓一名普通人擁有蜘蛛俠般的第六感。一起來(lái)看看吧。

　　經(jīng)科學(xué)家觀(guān)察研究發(fā)現，蜘蛛的八條腿上的關(guān)節位置處都有著(zhù)一種神奇的感覺(jué)器官，與內部神經(jīng)系統直接聯(lián)系。而外界環(huán)境中的物體一旦發(fā)生運動(dòng)，哪怕是人的一個(gè)極其輕微的小動(dòng)作，都能通過(guò)震動(dòng)引發(fā)蜘蛛體內的第六感警報。

　　這套新系統的獨特之處在于，傳感器間的縫隙間距達到了納米級別，這也就保證了很高的傳感靈敏度。具體說(shuō)來(lái)，研究人員們在粘彈性聚合物表面添加20納米厚度的鉑金層，搭建了傳感器框架。通過(guò)讓表面的鉑金變型延展，上下層之間便產(chǎn)生了空隙，暴露出底層的聚合物，研究人員便借助次測量傳感器表面的電導系數。

　　實(shí)際實(shí)驗中，尤其是針對音頻的測試，納米裂縫傳感器的表現是優(yōu)于傳統的傳聲器。在干擾噪音高達92分貝的實(shí)驗環(huán)境中，傳感器能夠在準確的捕捉到測試人員說(shuō)出的go、jump、shoot、stop等基本單詞，但是普通的傳聲器甚至不能清晰的錄制聲音。

　　研究人員進(jìn)行了更加深入的測試。當把傳感器配置在小提琴的表面，它能夠精確的記錄下樂(lè )曲中的每一個(gè)音符，并且將其“翻譯”給外接設備，輸出為電子樂(lè )曲。另外更有趣的是，將傳感器佩戴在手腕處，它還能精確地測量人體的心跳。

　　除了能夠有效排除外界噪聲之外，納米傳感器還需要做到能夠高精度識別特定頻段的聲音。例如前文提到的醫療健康中的測量血壓、脈搏等功能，需要讓傳感器對某個(gè)人體信號格外的敏感，而不只是單純的記錄聲音和震動(dòng)。

　　檢測蔬果農殘物的納米生物傳感器

　　對蔬果農殘擔憂(yōu)，用這種試紙測一測，有無(wú)農殘，指標多少，便一目了然;甚至一些人體健康指標也可以利用生物傳感器，轉化為看得見(jiàn)、摸得著(zhù)的直觀(guān)呈現。

　　納米金材料是納米傳感器的核心材料，被廣泛應用于試紙條、試紙盒中，其大小、形狀以及自組裝行為直接影響到可視化的性能。

　　傳統納米金合成主要是通過(guò)調控反應動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)，進(jìn)而調控形貌和大小，但眾多實(shí)驗參數常常會(huì )影響納米金的大量高質(zhì)量制備。研發(fā)人員提出了納米金的兩種新生長(cháng)模式———智能化合成與非連續性生長(cháng)模式。

　　超過(guò)20種單分散的不同形貌的金納米粒子，包括球形、方形、棒狀、片狀、星形、線(xiàn)形以及一些復雜的多級納米結構。與現有的其他產(chǎn)品相比，這種合成方法確保納米粒子在大規模制備條件下，仍能保持粒子的高度均勻性。

　　此類(lèi)傳感器的應用空間非常廣闊，主要集中在一些可視化的試劑盒、試紙條上。目前市面上較為常見(jiàn)的就是驗孕試紙， 同時(shí)在食品安全領(lǐng)域也可大做文章

　　如在食品安全領(lǐng)域，普遍的家庭要檢測蔬果是否含有毒素，不可能購置大型的儀器，只能通過(guò)一些簡(jiǎn)單的工具去鑒別，因此可以通過(guò)裸眼觀(guān)察到顏色變化的試劑、試紙成為較為理想的工具、方法。

　　卵巢癌診斷的可彎曲納米傳感器

　　一種覆蓋金納米顆粒的柔性膜，能夠根據婦女的呼吸判斷她是否患有卵巢癌。這種可彎曲裝置像紙一樣薄，收集能力是以前呼吸傳感器的幾倍，非侵入性且足夠便宜，有望作為更加經(jīng)濟有效的方法用于卵巢癌的普遍篩查。

　　人體的呼吸，無(wú)論是來(lái)自健康或患病的人，由數以百計的有機物組成：丙酮，甲醇，丁醇，烴等。而人呼出氣體中的分子能夠揭示身體內部的變化，如卵巢癌病人的呼吸過(guò)程會(huì )釋放獨有混合物質(zhì)，包括苯乙烯、壬醇、2-乙基己醇、3-庚酮、癸醛、十六烷。

　　科學(xué)家開(kāi)發(fā)了這種針對卵巢癌的納米傳感器。他們首先選擇能夠與卵巢癌相關(guān)的揮發(fā)性有機物發(fā)生反應的芳香性配體，與金納米粒子和柔性條狀聚酰亞胺薄膜形成集成的交叉反應感應陣列。當患有卵巢癌的病人呼出的氣體經(jīng)過(guò)金納米粒子，其中的特異性揮發(fā)性有機物會(huì )與陣列上的配體反應，引起可測量的電阻變化。