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新納米管傳感器能檢測到單個爆炸物分子

2011-05-16

  據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)5月10日(北京時間)報道,麻省理工大學研究人員研發(fā)出一種超級靈敏的新型探測儀,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。相關論文發(fā)表在本周《美國國家科學院院刊》網(wǎng)站上。  

  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(fā)現(xiàn),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。

  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,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(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網(wǎng)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(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,該技術還在商業(yè)和軍事上具有很大應用前景。

  “雖然我們還不能將這種檢測器安裝在地鐵里來檢測爆炸物,但新傳感器已經(jīng)突破了自身的瓶頸。如果一個樣本里只有一個分子,只要你讓它進入傳感器,就能檢測出來。”斯坦諾說。

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