智能手機探測有毒物，碳納米管材料幫大忙！

材料牛注：智能手機的用途五花八門，而最近有研究者們已經研究出一種方法，將碳納米管和超分子融合，置于智能手機中，從而可以探測有毒化學物質，這樣我們就可以隨時隨地檢查周圍環境是否安全了。

四年前的某一天，加州大學河濱分校的研究者們研制出一種碳納米管制成的傳感器用來檢測有毒化學藥品。研究者們對他們的技術前景滿懷熱情，他們成立了Nano Engineered Applications公司，打算將這種傳感器用于人們的手機中。

雖然智能手機毒素探測器的商業前景還不確定，但另外一組研究者們最近證明了一個傳感器設備也可以依賴碳納米管(CNTs)來探測不同的化學物質。日本International Center for Materials Nanoarchitectonics(MANA)和National Institute for Materials Science(NIMS)的研究者們與麻省理工學院(MIT)的科研人員一起合作，將高分子和碳納米管(CNTs)結合在一起，從而發現這種生成的材料可以為有毒化學物質提供一個有力的檢測平臺。他們的研究成果似乎是化學物質傳感器的第一次可行性證明。

為了證明碳納米管基材料的效果，研究者們將它整合到近距離無線通訊技術(NFC)標簽的電子線路中。使用智能手機或者其他可讀標簽的設備，傳感器可以在短時間內探測出有毒物質，并且檢測濃度可低至百萬分之十。

研究者們是通過將碳納米管包裹在超分子聚合物中來實現這種高速高靈敏度的。超分子實際上是大量的不同微粒融合在一起從而表現出一種單分子的形態并且實現特定的編程功能。由于僅僅1克材料就能制備4百萬傳感器，所以傳感器可作為一次性用品使用。

在《美國化學會志》(JACS)上發表的一項研究中，研究者們發現當他們將超高分子包裹在碳納米管(CNTs)周圍時，高分子表現為限制碳納米管(CNTs)高導電性的絕緣體。當包裹碳納米管的高分子接觸到有毒氣體時，它開始分解，這導致碳納米管(CNTs)導電性出現大的尖峰電壓——電導率增加了3000倍。

進行這個項目的麻省理工(MIT)教授Timothy M. Swager在IEEE Spectrum雜志郵件采訪中解釋道：“可以考慮把絕緣體包裹物放在碳納米管電線周圍，與有毒化學物質的反應會導致絕緣體分解，從而電線相互接觸形成回路。新增的傳導就是探測原理。”

這種傳感器被稱之為化學電阻器(chemiresistors)，一直以來被認為是一種檢測少量化學物質的有力工具。此外，根據Swager所說，這是第一次可行性證明。他說：“你不必去移動大量電子去測試，我們能夠直接用像智能手機的近距離通信設備給傳感器供能并且讀其中的數據。”

在未來研究工作中，研究團隊正在對超分子聚合物不斷改進，從而期望能夠更快速更敏感地探測到不同類型的有毒化學物質。Swager說：“未來我們可能要和各種化學試劑一起工作了，我要用這種觀念來創造對不同類型有毒物質有選擇性的傳感器。”

原文鏈接：Carbon Nanotube-Based Sensor Detects Toxins With a Mobile Phone

文獻鏈接：Ultratrace Detection of Toxic Chemicals: Triggered Disassembly of Supramolecular Nanotube Wrappers

本文由編輯部張瑩提供素材，樊超編譯，點我加入材料人編輯部。