一种新型喷雾装置装有微型电子传感器

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利用微小的二维材料，研究人员已经制造出可以喷在气溶胶喷雾里的微型化学传感器。7月23日发表在《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)网络版上的一篇文章中介绍了这种微型电子芯片的应用，这些芯片有朝一日将有助于监测环境污染或诊断疾病。

每一个传感器由一个大约1微米厚和100微米宽(大约和头发一样宽)的聚合物芯片组成，上面覆盖着一个由原子薄半导体材料制成的电路。这种超平电路包括一个光电二极管，它将环境光转换成电流，和一个化学探测器。这种化学探测器由二维材料组成，如果材料在其环境中与特定的化学物质结合，就能更容易地传导电流。

麻省理工学院的化学工程师、该研究的共同作者Volodymyr Koman说，研究人员可以从大量的2d材料中选择，来设计对不同化学物质敏感的时尚探测器。在实验室的实验中，科曼和他的同事们发明了一种传感器喷雾，可以探测到密封管道内的有毒氨蒸汽，以及一种可以识别出喷在平面上的煤烟颗粒的喷雾。

目前，研究人员只能通过收集芯片并将其连接到电极来确定他们的传感器是否已经接触到某些粒子。这些电极测试电流流过芯片的化学探测器的难易程度，化学探测器可以显示它在被喷洒后是否接触到某种特定的化学物质。但未来的传感器在与目标粒子接触时可以发射光信号，麻省理工学院化学工程师、研究合著者迈克尔·斯特拉诺说。

该团队还在研究如何在没有环境光的情况下为电路供电，并将多个化学探测器集成到单个芯片上。科曼说，迄今为止测试的更简单的单化学检测系统只是“一个开始”。

“这非常令人兴奋，”悉尼新南威尔士大学的电气和化学工程师Kourosh Kalantar-Zadeh说。可喷洒的传感器有一天可以检测到气体泄漏、发电厂污染、挥发性有机化合物和其他空气和水污染物。

卡兰塔尔-扎德说，这种装置如此微小，还可以注射到人的血液中，用于医疗目的，监测血液中的化学成分，就像不需要抽血的验血一样。或者化学传感器可以作为鼻腔喷雾剂或吞咽来跟踪消化健康。他说，与可能对环境或健康造成危害的硅基器件不同，用于制造新器件的聚合物和极少量的2d材料预计将更具生物友好性。

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