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美研制出生物體與電子設(shè)備相結(jié)合的濕度傳感器

[2015/4/2]

    研究人員將真菌孢子與石墨烯量子點(diǎn)結(jié)合在一起,制造出了一種極其微小的生物機(jī)器人。

  “這是一個(gè)令人著迷的設(shè)備,你可以說(shuō)它是一個(gè)傳感器,也可以說(shuō)它是一個(gè)類似于機(jī)械戰(zhàn)警般的生物機(jī)器人。”美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的科研人員日前將真菌所產(chǎn)生的孢子與石墨烯量子點(diǎn)結(jié)合在了一起,制造出了一種極其微小的生物機(jī)器人。該裝置有望用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表在自然出版集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)告》期刊上。

  隨著納米技術(shù)的發(fā)展,制造出肉眼不可見(jiàn)的微型機(jī)器人已經(jīng)成為一件可能的事情,將生物體與無(wú)生命的機(jī)器相結(jié)合也成為解決問(wèn)題的一個(gè)備選方案。新研制出的這種裝置主要由孢子和石墨烯量子點(diǎn)組成,研究人員首先從細(xì)菌中提取孢子,再將石墨烯量子點(diǎn)放置在孢子的表面,而后在孢子兩側(cè)各貼上一個(gè)電極。這樣,當(dāng)孢子周圍的濕度下降時(shí),孢子就會(huì)收縮,其中的水分會(huì)被壓出。由于孢子縮小后體積變小,兩側(cè)的量子點(diǎn)會(huì)緊靠在一起,電極的導(dǎo)電性也會(huì)立即發(fā)生變化,從而達(dá)到了監(jiān)測(cè)濕度的目的。研究人員將這個(gè)設(shè)備稱為“納米電子機(jī)器人設(shè)備(NERD)”。

  該研究論文第一作者、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校副教授維卡斯·貝瑞說(shuō):“在濕度發(fā)生改變的那一刻,我們就能立即得到一個(gè)清晰準(zhǔn)確的反饋。這個(gè)反應(yīng)速度比目前最先進(jìn)的人造吸水聚合物制成的傳感器快10倍以上。而且與人造傳感器相比,這種生物傳感器在極端低壓以及極低濕度下具有更加出色的靈敏度!

  物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道稱,目前常見(jiàn)的濕度傳感器的靈敏度隨著濕度的增加而逐漸增強(qiáng),而NERD的靈敏度在低濕度情況下反而更加靈敏。這種傳感器能夠適應(yīng)各種環(huán)境,甚至是真空,這在防腐或食品質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。對(duì)于運(yùn)行在太空中的設(shè)備而言,這些傳感器同樣非常重要,因?yàn)樵谶@些地方濕度的變化是預(yù)示泄漏的一個(gè)重要信號(hào)。

  貝瑞說(shuō):“這種傳感器具有廣泛的應(yīng)用前景,此類研究為人們探索生物體與電子及機(jī)械設(shè)備的結(jié)合提供了一個(gè)新的角度!


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