石墨烯傳感器實(shí)現(xiàn)納米分子檢測(cè)

歐洲研究人員最近開(kāi)發(fā)出一種以石墨烯制造的感測(cè)器，可用于檢測(cè)諸如蛋白質(zhì)與藥物的分子。這種感測(cè)器具有高敏感度且可加以配置，從而將石墨烯的獨(dú)特電氣與光學(xué)性能導(dǎo)入實(shí)際的應(yīng)用中。

由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)與西班牙光子科學(xué)院(InstituteofPhotonicSciences)共同組成的一支研究團(tuán)隊(duì)，最近利用石墨烯改善了分子檢測(cè)的紅外線吸收光譜。傳統(tǒng)上，這種方法主要利用光激發(fā)分子，依據(jù)各自性質(zhì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)，同時(shí)創(chuàng)造出一種能以反射光讀取的獨(dú)特標(biāo)識(shí)。

但這種方法并不適用于奈米級(jí)分子，因?yàn)槟蚊追肿油ǔ１扔糜跈z測(cè)分子的6微米紅外光子波長(zhǎng)明顯更小。然而，研究人員們發(fā)現(xiàn)，石墨烯能夠聚光于特定焦點(diǎn)上，從而準(zhǔn)確地“聽(tīng)”到奈米級(jí)分子的振動(dòng)。

根據(jù)EPFL，“當(dāng)光線到達(dá)時(shí)，石墨烯奈米結(jié)構(gòu)中的電子開(kāi)始振蕩。這種現(xiàn)象被稱為‘局部表面等離子共振’，從而將光線集中于微小的焦點(diǎn)，其大小約相當(dāng)于目標(biāo)分子的尺寸，因而能夠用于檢測(cè)奈米結(jié)構(gòu)。”

針對(duì)這種感測(cè)器的潛在應(yīng)用范圍從偵測(cè)氣體外泄、檢測(cè)有毒與易爆氣體、測(cè)量并檢測(cè)DNA與蛋白質(zhì)以及水中污染物。

透過(guò)施加各種電壓大小，可將石墨烯調(diào)諧成不同的頻率——這是采用現(xiàn)有感測(cè)器不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。此外，透過(guò)評(píng)估不同振動(dòng)之間的細(xì)微差別過(guò)程，還可展現(xiàn)以分子方式連接原子的鍵合特性。

當(dāng)石墨烯的電子以不同方式振蕩時(shí)，它能夠“讀取”附著在表面上的所有分子振動(dòng)。“我們?cè)诟街谑┑牡鞍踪|(zhì)上測(cè)試這種方法。它讓我們對(duì)于這種分子的瞭解更完整，”EPFL生物奈米光電系統(tǒng)(BIOS)實(shí)驗(yàn)室發(fā)教授HaticeAltug表示。

Altug表示，基于石墨烯的制程還可用于聚合物以及許多其他物質(zhì)。該研究結(jié)果已發(fā)表于《科學(xué)》(Science)期刊中。