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美國(guó)密歇根大學(xué)研究智能氣體傳感器

更新時(shí)間:2017-08-01點(diǎn)擊次數(shù):820

該校生物醫(yī)學(xué)工程系教授范旭東(音譯)解釋說(shuō),揮發(fā)氣體中的各種成分就像一團(tuán)團(tuán)微小的云重疊在一起,檢測(cè)之前要把它們分開(kāi),而在揮發(fā)性混合氣體中,要識(shí)別各種成分非常困難。目前大部分傳感器是讓混合氣體依次通過(guò)兩個(gè)試管,*個(gè)試管內(nèi)涂有一層聚合物,會(huì)減緩較重分子速度,大致把各種氣體按重量分開(kāi)。

  研究人員正在開(kāi)發(fā)的傳感器在分離各種化學(xué)成分方面更有效。讓氣體先通過(guò)*個(gè)試管獲得初步線索,然后用一個(gè)泵和壓縮機(jī)從*個(gè)試管中收集氣體,間隔規(guī)律地送入第二個(gè)試管中,進(jìn)行第二道檢測(cè)。第二個(gè)試管內(nèi)涂有一層極化聚合物,一端帶正電另一端帶負(fù)電,會(huì)減慢那些被極化了的氣體分子的速度,未極化的分子能以更快速度通過(guò)。根據(jù)這些信息,研究人員就能識(shí)別出氣體中的化學(xué)成分。再給這套系統(tǒng)加上一個(gè)決策裝置并連接計(jì)算機(jī),通過(guò)計(jì)算機(jī)能看到各種化學(xué)成分逐步分離的整個(gè)過(guò)程。

 在決策裝置引導(dǎo)下,一小團(tuán)云*通過(guò)后,壓縮機(jī)才能再次運(yùn)作,這種方法能讓同一種分子聚集在一起,分析數(shù)據(jù)更容易。第二道檢測(cè)過(guò)程還可以增加一個(gè)輪換試管,讓氣體更快通過(guò),此時(shí)決策裝置還充當(dāng)“接線員”,當(dāng)一個(gè)試管正“忙”時(shí)就把氣體送入另一個(gè)試管。這樣氣體從*個(gè)試管出來(lái)進(jìn)入二道檢測(cè)試管時(shí)就不會(huì)停頓。

二道檢測(cè)試管還可以專門(mén)定做,用不同涂層做成各種長(zhǎng)度的試管來(lái)分離特殊氣體,比如一種分子“”,可以探測(cè)某些特殊分子。范旭東說(shuō):“如果懷疑某地有化學(xué)武器泄露,我們就送一批這種分子‘’過(guò)去,能極靈敏地識(shí)別出這些成分。”

目前,研究小組已經(jīng)證明了新裝置能在兩個(gè)檢測(cè)試管之間分配氣體,智能傳感器能識(shí)別包含20種不同成分的化學(xué)氣體,以及植物釋放的混合物成分。

 無(wú)論是探查爆炸物、化學(xué)武器,還是監(jiān)測(cè)礦井安全,對(duì)于化學(xué)氣體檢測(cè)儀器而言,重要的一條就是靈敏度。如果不能迅速準(zhǔn)確地檢查出目標(biāo)物,即使是再的技術(shù)也可以說(shuō)意義不大。本文介紹的這套儀器一方面能使不同分子盡可能分開(kāi)并分別聚集,另一方面通過(guò)輪換試管和定做試管的方式使檢測(cè)過(guò)程更加和具有針對(duì)性,這些都是強(qiáng)化靈敏度的關(guān)鍵因素。與此同時(shí),這種儀器似乎并不復(fù)雜,也大大提高了它作為實(shí)用技術(shù)進(jìn)行推廣的可能性。

 相關(guān)論文近日發(fā)表在《分析化學(xué)》雜志上。

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