一篇文章看懂纳米传感器所有“猫腻”

纳米传感器的应用实例

　　借助声音震动识别细微运动的纳米传感器

　　一款神奇的蜘蛛侠纳米缝隙传感器，它采用声音导致空气震动，从而识别运动的原理，可以让一名普通人拥有蜘蛛侠般的第六感。一起来看看吧。

　　经科学家观察研究发现，蜘蛛的八条腿上的关节位置处都有着一种神奇的感觉器官，与内部神经系统直接联系。而外界环境中的物体一旦发生运动，哪怕是人的一个极其轻微的小动作，都能通过震动引发蜘蛛体内的第六感警报。

　　这套新系统的独特之处在于，传感器间的缝隙间距达到了纳米级别，这也就保证了很高的传感灵敏度。具体说来，研究人员们在粘弹性聚合物表面添加20纳米厚度的铂金层，搭建了传感器框架。通过让表面的铂金变型延展，上下层之间便产生了空隙，暴露出底层的聚合物，研究人员便借助次测量传感器表面的电导系数。

　　实际实验中，尤其是针对音频的测试，纳米裂缝传感器的表现是优于传统的传声器。在干扰噪音高达92分贝的实验环境中，传感器能够在准确的捕捉到测试人员说出的go、jump、shoot、stop等基本单词，但是普通的传声器甚至不能清晰的录制声音。

　　研究人员进行了更加深入的测试。当把传感器配置在小提琴的表面，它能够精确的记录下乐曲中的每一个音符，并且将其“翻译”给外接设备，输出为电子乐曲。另外更有趣的是，将传感器佩戴在手腕处，它还能精确地测量人体的心跳。

　　除了能够有效排除外界噪声之外，纳米传感器还需要做到能够高精度识别特定频段的声音。例如前文提到的医疗健康中的测量血压、脉搏等功能，需要让传感器对某个人体信号格外的敏感，而不只是单纯的记录声音和震动。

　　检测蔬果农残物的纳米生物传感器

　　对蔬果农残担忧，用这种试纸测一测，有无农残，指标多少，便一目了然;甚至一些人体健康指标也可以利用生物传感器，转化为看得见、摸得着的直观呈现。

　　纳米金材料是纳米传感器的核心材料，被广泛应用于试纸条、试纸盒中，其大小、形状以及自组装行为直接影响到可视化的性能。

　　传统纳米金合成主要是通过调控反应动力学和热力学，进而调控形貌和大小，但众多实验参数常常会影响纳米金的大量高质量制备。研发人员提出了纳米金的两种新生长模式———智能化合成与非连续性生长模式。

　　超过20种单分散的不同形貌的金纳米粒子，包括球形、方形、棒状、片状、星形、线形以及一些复杂的多级纳米结构。与现有的其他产品相比，这种合成方法确保纳米粒子在大规模制备条件下，仍能保持粒子的高度均匀性。

　　此类传感器的应用空间非常广阔，主要集中在一些可视化的试剂盒、试纸条上。目前市面上较为常见的就是验孕试纸， 同时在食品安全领域也可大做文章

　　如在食品安全领域，普遍的家庭要检测蔬果是否含有毒素，不可能购置大型的仪器，只能通过一些简单的工具去鉴别，因此可以通过裸眼观察到颜色变化的试剂、试纸成为较为理想的工具、方法。

　　卵巢癌诊断的可弯曲纳米传感器

　　一种覆盖金纳米颗粒的柔性膜，能够根据妇女的呼吸判断她是否患有卵巢癌。这种可弯曲装置像纸一样薄，收集能力是以前呼吸传感器的几倍，非侵入性且足够便宜，有望作为更加经济有效的方法用于卵巢癌的普遍筛查。

　　人体的呼吸，无论是来自健康或患病的人，由数以百计的有机物组成：丙酮，甲醇，丁醇，烃等。而人呼出气体中的分子能够揭示身体内部的变化，如卵巢癌病人的呼吸过程会释放独有混合物质，包括苯乙烯、壬醇、2-乙基己醇、3-庚酮、癸醛、十六烷。

　　科学家开发了这种针对卵巢癌的纳米传感器。他们首先选择能够与卵巢癌相关的挥发性有机物发生反应的芳香性配体，与金纳米粒子和柔性条状聚酰亚胺薄膜形成集成的交叉反应感应阵列。当患有卵巢癌的病人呼出的气体经过金纳米粒子，其中的特异性挥发性有机物会与阵列上的配体反应，引起可测量的电阻变化。