微量元素測(cè)不準(zhǔn)？這種石墨烯制傳感器，靈敏度提高百萬(wàn)倍！

科普時(shí)報(bào)訊（實(shí)習(xí)生王雨珂）美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師開(kāi)發(fā)了一種用石墨烯制成的超靈敏傳感器，可以檢測(cè)水中極低濃度的鉛離子。

該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了鉛的檢測(cè)極限值達(dá)到飛摩爾（物質(zhì)量的單位）范圍，比以前的技術(shù)靈敏度高100萬(wàn)倍。這項(xiàng)科研成果日前在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《納米快報(bào)》上發(fā)表。

鉛暴露是一個(gè)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。專家曾指出，飲用水中鉛濃度達(dá)到十億分之一，可能會(huì)影響人類生長(zhǎng)發(fā)育。

該項(xiàng)研究中的設(shè)備由安裝在硅片上的單層石墨烯組成。石墨烯具有顯著的電導(dǎo)率和表面體積比，為傳感應(yīng)用提供了一個(gè)理想的平臺(tái)。研究人員通過(guò)將分子連接到石墨烯層的表面，來(lái)增強(qiáng)石墨烯層的傳感能力。

研究人員使用適配體作為離子受體，即短的單鏈DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），通過(guò)定制DNA或RNA序列進(jìn)一步增強(qiáng)受體對(duì)鉛離子的結(jié)合親和力，這將確保傳感器只有在與鉛離子結(jié)合時(shí)才會(huì)觸發(fā)。

研究人員還分析了系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)，如結(jié)合能、電容變化和分子構(gòu)象，發(fā)現(xiàn)它們?cè)趦?yōu)化傳感器性能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過(guò)優(yōu)化每個(gè)熱力學(xué)參數(shù)，以及整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從電子和材料一直到離子受體，研究人員創(chuàng)建了一個(gè)傳感器，可以通過(guò)前所未有的靈敏度和特異性檢測(cè)鉛離子。

論文作者班達(dá)魯希說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)旨在克服成本和可靠性問(wèn)題。鑒于其相對(duì)易于制造，我們的最終目標(biāo)是將它用在家庭中。