石墨烯傳感器實現(xiàn)納米分子檢測

歐洲研究人員最近開發(fā)出一種以石墨烯制造的感測器，可用于檢測諸如蛋白質與藥物的分子。這種感測器具有高敏感度且可加以配置，從而將石墨烯的獨特電氣與光學性能導入實際的應用中。

由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)與西班牙光子科學院(InstituteofPhotonicSciences)共同組成的一支研究團隊，最近利用石墨烯改善了分子檢測的紅外線吸收光譜。傳統(tǒng)上，這種方法主要利用光激發(fā)分子，依據各自性質產生不同的振動，同時創(chuàng)造出一種能以反射光讀取的獨特標識。

但這種方法并不適用于奈米級分子，因為奈米分子通常比用于檢測分子的6微米紅外光子波長明顯更小。然而，研究人員們發(fā)現(xiàn)，石墨烯能夠聚光于特定焦點上，從而準確地“聽”到奈米級分子的振動。

根據EPFL，“當光線到達時，石墨烯奈米結構中的電子開始振蕩。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，其大小約相當于目標分子的尺寸，因而能夠用于檢測奈米結構。”

針對這種感測器的潛在應用范圍從偵測氣體外泄、檢測有毒與易爆氣體、測量并檢測DNA與蛋白質以及水中污染物。

透過施加各種電壓大小，可將石墨烯調諧成不同的頻率——這是采用現(xiàn)有感測器不可能實現(xiàn)的任務。此外，透過評估不同振動之間的細微差別過程，還可展現(xiàn)以分子方式連接原子的鍵合特性。

當石墨烯的電子以不同方式振蕩時，它能夠“讀取”附著在表面上的所有分子振動。“我們在附著于石墨烯的蛋白質上測試這種方法。它讓我們對于這種分子的瞭解更完整，”EPFL生物奈米光電系統(tǒng)(BIOS)實驗室發(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。該研究結果已發(fā)表于《科學》(Science)期刊中。