制造納米轉換器的五種材料技術(shù)

 轉換器用于廣泛的日常應用，從監測氣體濃度到人臉識別。轉換器還廣泛應用于各種工業(yè)過(guò)程中，用于檢測和監控各種過(guò)程。納米轉換器的工作原理與傳統轉換器相同，但不同之處在于它們使用納米材料作為主動(dòng)傳感元件。

 納米轉換器是測量物理量并將其轉換為可檢測和分析的信號的納米級設備。雖然目前世界上對納米轉換器沒(méi)有明確的定義，但大多數都將其定義為一種用于收集納米尺度信息并將其轉化為數據進(jìn)行分析的傳感設備，至少有一種尺寸小于100 nm的傳感設備。納米技術(shù)在納米尺度上研究物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)。因此，納米轉換器可以利用材料的物理或化學(xué)性質(zhì)來(lái)改善重要性能和質(zhì)量參數，而傳統轉換器只能通過(guò)減少傳感元件或轉換器來(lái)改善轉換器性能。因此，納米轉換器不一定要縮小到納米尺度，而是可以利用納米材料的獨特特性來(lái)探測和測量納米尺度事件的大型設備。例如，在白銀或黃金等貴金屬中，小于電子的德布羅義波長(cháng)的納米結構的大小會(huì )導致在可見(jiàn)/近紫外線(xiàn)區域的強吸收，這在塊材料光譜中不存在。納米轉換器已被開(kāi)發(fā)用于氣體、化學(xué)和生化變量以及物理變量的檢測和電磁輻射的檢測。

 與傳統材料制成的轉換器相比，納米材料轉換器在靈敏度和特異性方面具有諸多優(yōu)勢。高特異性:納米轉換器的特異性更強，因為它們的操作與自然生物過(guò)程的規模類(lèi)似，可以使用化學(xué)和生物分子進(jìn)行功能化，并具有可識別的事件，引起可檢測的物理變化。高靈敏度:靈敏度的提高是由于納米材料的高表面積與體積比，以及納米材料的新物理性質(zhì)，可以作為檢測的基礎，包括納米光子學(xué)。納米轉換器也有可能與納米電子學(xué)集成，以增加納米轉換器的本地處理能力。成本和響應時(shí)間優(yōu)勢:除了靈敏度和特異性，納米轉換器具有顯著(zhù)的成本和響應時(shí)間優(yōu)勢，使其適合高通量應用。與色譜法和光譜學(xué)等傳統檢測方法相比，納米轉換器提供了實(shí)時(shí)監測。這些傳統方法可能需要幾天到幾周的時(shí)間才能得到結果，通常需要投資資本成本和樣品制備時(shí)間。挑戰:納米轉換器面臨許多挑戰，包括避免縮放和漂移，開(kāi)發(fā)可重復校準方法，應用預濃縮和分離方法獲得適當的分析物濃度以避免飽和，以及以可靠和可制造的方式將納米轉換器與轉換器組件中的其他組件集成在一起。由于納米轉換器是一項相對較新的技術(shù)，目前許多關(guān)于納米毒理學(xué)的未解問(wèn)題限制了它們在生物系統中的應用。一些納米轉換器可能會(huì )影響細胞代謝和內穩態(tài)，改變細胞分子的分布，使其難以區分轉換器誘導的偽物和潛在的生物現象。