美用碳纳米管制成超灵敏气体探测器
时间:2017-12-08

  科学网 - 超敏感的碳纳米管气体检测器

  (图片来自日常科学网站)

  据“每日科学”网站报道,在压力下,细胞吐出含有微量氮氧化物和其他有毒物质的空气流。最近,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经成功地生产出了一种超灵敏的气体检测仪,它对未来的单细胞微量滴定甚至足够敏感,不论是颗粒物是否会破坏细胞,还是研究细胞如何相互沟通提供了一种新的方式。

  这种基于金属氧化物纳米管的新型传感器比现有的基于薄膜的传感器灵敏度高100至1000倍,同时仍可用作多路传感器。气体检测器的工作原理通常是以电子在表面移动的方式来检测气体分子沉积中的细微变化。因此,可用表面越大,传感器越敏感。科学家对基于纳米管的传感器非常感兴趣,主要是因为纳米管只有几纳米厚的壁,所以纳米管本身几乎总是表面。

  尽管纳米管已经被证明特别适用于气体传感器,但是组装它们是困难的,不精确且耗时的过程。过去,纳米管被随机地散布在一个表面上以形成电接触(期望总是有几个纳米管可以落入),或者纳米管被分散在另一个纳米管,管道接合点之间。虽然这些方法也产生功能性装置,但是它们阻止研究人员学习在基底上发生的反应位点,因此不能进行多重实验。另外,这些传感器由于不能确保在纳米管内发生气体反应而没有达到其适当的灵敏度。

  为了解决这些问题,NIST的研究人员重新设计了一条细线氧化铝薄片,该薄片延伸了数百万个宽约200纳米的孔。使用这些纳米孔作为模具,研究人员将氧化铝薄片浸入钨离子溶液中,在孔内形成涂层,并将纳米管放置到位。在纳米管形成之后,研究人员允许薄金属层作为电接触点沉积在氧化铝膜的上侧和下侧。

  传感器的高灵敏度源于其设计,确保任何传感都是纳米管内气体反应的结果。研究人员还注意到,只要纳米管的两端保持开放,同样的技术可以很容易地调整,形成其他半导体或金属氧化物纳米管。

  每日科学网站报道原文(英文)