制造納米轉換器的材料技術(shù)

 大多數基于碳納米轉換器管(CNTS)的轉換器是場(chǎng)效應晶體管(fet)，因為盡管碳納米管堅固且惰性，但它們的電性能對各種分子上的電荷轉移和化學(xué)摻雜的影響敏感。碳納米管的功能化對于使其選擇性靶向分析物非常重要——不同類(lèi)型的轉換器基于功能化碳納米管和目標分析物之間的分子識別相互作用。例如，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了柔性氫轉換器，它由單壁碳納米管制成，并裝飾有鈀納米顆粒。納米線(xiàn)和納米纖維還被用于制造診斷疾病的化學(xué)轉換器。它們已被用于在呼吸分析中大限度地提高氣體轉換器的響應，以檢測揮發(fā)性有機化合物(VOCs是各種疾病的生物標志物;例如，硫化氫、氨和甲苯可以作為生物標志物來(lái)評估糖尿病、口臭、腎功能不全和肺癌。在一個(gè)例子中，多孔氧化錫納米纖維被證明可以檢測到約0.1 PPM的水平，這比診斷糖尿病所需的氣體檢測水平低8倍。

 另一種碳納米轉換器材料，功能化石墨烯，在生物和化學(xué)轉換器方面有著(zhù)非凡的前景。研究人員表明，氧化石墨烯(GO)獨特的二維結構及其對水分子的超滲透性，導致傳感設備以高速度運行，科學(xué)家們發(fā)現，化學(xué)蒸汽會(huì )改變石墨烯晶體管的噪聲譜，使它們能夠通過(guò)一個(gè)由原始石墨烯制成的設備選擇性地感知多種蒸汽，而不需要對石墨烯表面進(jìn)行功能化(“使用原始石墨烯的選擇性氣體傳感”)。研究人員還開(kāi)始研究石墨烯泡沫，這是一種具有高導電性的互聯(lián)石墨烯薄片的三維結構。這些結構很有希望成為檢測疾病的氣體轉換器和生物轉換器。

 納米轉換器顆粒的多種性能可用于納米轉換器，但其催化性能是電化學(xué)轉換器件重要的性能之一。例如，在多孔碳或金等貴金屬上負載鉑納米顆粒已被報道與氣體擴散電極的設計有關(guān)。納米顆粒的高表面積是其另一個(gè)特性，使其適合于分子、聚合物或生物材料涂層的固定，這可以產(chǎn)生具有可調表面性能的復合材料。例如，用預先設計的受體單元修飾金屬納米顆粒，并將其組裝在表面上，就可以制造出具有定制特異性的新型電化學(xué)轉換器。通過(guò)適當的納米顆粒功能化，也可以實(shí)現簡(jiǎn)單和高選擇性的電分析程序。穩定的納米顆?？梢匀〈€定性有限的擴增標記物，如酶或脂質(zhì)體，具有同等或提高的敏感性。

 納米轉換器金屬-有機框架(MOF)是一種有機-無(wú)機雜化晶體多孔材料，由規整排列的帶正電的金屬離子包圍在有機“連接子”分子周?chē)?。金屬離子形成節點(diǎn)，將關(guān)節臂固定在一起，形成重復的籠狀結構。由于這種中空結構，MOF具有非常大的內表面積，使其成為理想的氣體傳感材料。通過(guò)使用不同的金屬原子和有機鍵基團制造MOF，研究人員可以創(chuàng )造出一種材料，可以選擇性地將特定氣體吸收到結構內的特制袋子中。一個(gè)例子是在電極上涂上特制的MOF薄膜，形成一個(gè)可以檢測微量二氧化硫氣體的電子轉換器。