新纳米管传感器拥有超灵敏的“嗅觉”

鲨鱼可以在几公里外闻见一滴血的腥味，而碳纳米管的灵敏“嗅觉”更高一层。近日，由麻省理工大学研究人员研发出一种超级灵敏的新型探测仪，领导该研究的麻省理工大学化学工程副教授迈克尔?斯坦诺表示，新纳米传感器将探测能力提高到了极限，能在室温室压下检测到单个爆炸物分子。

据了解，该技术利用了蜜蜂毒液中一种称为bombolitins的蛋白质片段。研究人员将这种蛋白质片断涂在碳纳米管上后发现，这些肽类会对包括TNT在内的硝基芳香族化合物等爆炸物起反应。

其实，近几年斯坦诺的实验室已开发出能检出多种分子的碳纳米管传感器，这些分子包括硝基氧化物、过氧化氢、神经毒气沙林等。这种传感器利用了碳纳米管天然荧光性质，一旦发现标靶分子，碳纳米管就会因荧光强度改变而出现闪动。但这种利用荧光强度的传感器容易受到周围光线的影响，而且出错率高、噪音大。

为了避免上述缺点，新爆炸物传感器从工作原理上对原有碳纳米管传感器进行了改进。同样都是利用碳纳米管的天然荧光特性，但新传感器利用的是碳纳米管与标靶分子结合后荧光波长的改变，并制造了一台新型显微镜来读取这些裸眼无法看到的波长变化信号。

每种纳米管—多肽组合会对不同的硝基芳香族化合物起反应。用涂有不同bombolitins的纳米管，就能识别所要检测的爆炸物的独特“指纹”。此外，纳米管还能检测出爆炸物在环境中分解的产物。“比如TNT会在环境中分解变成其他分子，这些衍生分子也能被识别出来。”斯坦诺说，“我们需要的是一个能检测整个反应网络和次第衍生物的传感器平台，而不仅仅是某一种。”

研究证实，该传感器还能检测出属于硝基化合物的两种杀虫剂，因此有作为环境检测器的潜力，将来甚至能检测出飘在空气中的任何分子。此外，该技术还在商业和军事上具有很大应用前景。

该研究负责人斯坦诺表示：“虽然我们还不能将这种检测器安装在地铁里来检测爆炸物，但新传感器已经突破了自身的瓶颈。如果一个样本里只有一个分子，只要你让它进入传感器，就能检测出来。”