美研制出新型银纳米线探测装置

发布者:系统管理员发布时间:2008-09-08浏览次数:96

        人们经常用好几根或十数根一头削尖的木头扎成筏子渡过江河,如今,美国科学家如法炮制,居然用上万亿根密密麻麻、有序排列的银纳米线,“捆扎”码放出了大小约20平方厘米的银“筏”!
   这种银“筏”的制作难度极大。须知,每根银纳米线的直径约 50纳米,长度也只有 2-3 微米,截面为五角形,顶端为金字塔似的尖锥形。要让无数根如此细小的纳米导线整齐有序地排班站队,每根导线的尖头还得冲着同一方向,做成能充当电子元件的纳米线薄片,绝非易事。
   有了金刚钻,敢揽这项瓷器活的是美国加州大学伯克利分校的化学家杨佩东(音译),他领导的科研小组和劳伦斯-伯克利国家实验室合作,开发出了能将纳米导线制成纳米薄片的技术。他们将上万亿根银纳米线一束束捋顺,整齐有序地紧紧码放成薄薄一层,如同在河上漂流的木筏。再利用这种银纳米薄层作为关键元器件,对激光拉曼光谱仪加以改进,研制出一种可检测痕量危险化学制品的新型探测装置。这个小小银筏上的载客就是待检测化学物质的分子。借助一种十分灵敏、称为拉曼光谱仪表面增强的技术(surface-enhanced Raman spectroscopy),这层有序排列的纳米线薄片可形成一个理想界面,把以往难以探测到的待测化学物质的分子约束在此,查它个一清二楚。
   激光拉曼光谱仪是一种非常灵敏和精确的检测仪器,利用光谱化学解析成像,可以探测出化学物质的特定化学信号,即化学物质的指纹。研究人员希望创造一种可放置在芯片上的微型传感器,将拉曼光谱仪进一步小型化,专门用来探测爆炸物以及生物制剂等危险化学品。与纯粹的银膜相比,这种由成束银纳米线“扎制”而成的银“筏”更能增强拉曼光谱效应,大大提高测试的精准度,因而更容易捕获探测到痕量化学物质,适于检测空气和液体样本。以其为基础元件研制的新型探测器有可能在化学武器和生物武器检测、国家安全和全球安全,以及医学测试上具有重要应用价值。比如,它可用来探测DNT,DNT是多种炸药的原材料,其分子会逸散到空气当中,和佣这种新技术,就可根据爆炸物的蛛丝马迹将其缉捕归案。
   这种纳米银“筏”可以安放和转移到任意表面,包括硅、玻璃和柔韧的塑料聚合物表面。研究小组计划今后制作面积更大的银纳米线薄片,来充当多种电子装置的关键部件,如便携式可折叠太阳能电池和发光二极管等。而且这种银纳米薄片均衡整齐,可以反复再生使用,应用前景十分看好。
   杨佩东表示,他的小组已经把用硅制成的半导体纳米导线紧紧码放在一起,制出了类似的硅纳米薄片。如果将半导体纳米线(硅)单层和导体纳米线(银)单层交替层叠成复合层片,还可用来制作其它灵活方便的小型电子装置,比如多层传感器,以及用多层传感器制作的更为复杂的电子元器件。杨佩东相信,有了控制和处理纳米导线和纳米管的能力,他们开发的把大规模纳米导线聚拢在一起制成纳米薄片的技术将在纳米科技领域产生重大冲击。