解密氣味傳感器
發(fā)布時間:2018-01-17 閱覽次數(shù):2575 次
從生物嗅覺原理出發(fā)進行“電子鼻”的設(shè)計是“電子鼻”技術(shù)研究的發(fā)展方向。“電子鼻”的核心是氣敏傳感器陣列,因此根據(jù)生物嗅覺原理發(fā)展高靈敏度、高可靠性的氣味識別生物傳感器是電子鼻技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
在這一領(lǐng)域,納米材料呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)塊體材料截然不同的性質(zhì),其獨特的性質(zhì)為生物傳感器發(fā)展提供了全新的途徑?;诩{米材料的傳感器具有靈敏度高、特異性好、響應(yīng)迅速等優(yōu)點。目前,基于石墨烯的傳感器需要液相條件下進行目標氣味分子檢測,限制了器件應(yīng)用;基于碳納米管的傳感器采用的碳納米管利用現(xiàn)有合成方法制備,多為金屬和半導體混合納米管,器件性能穩(wěn)定性差;碳納米材料表面的疏水性帶來的納米毒性還會降低生物敏感材料(如蛋白分子)的穩(wěn)定性,對生物傳感器的耐久性影響很大。
在此,我們就重點介紹一下一種基于硅納米線的生物氣味傳感器,鑒于硅的化學特性比碳穩(wěn)定得多,這種傳感器還是大有前景的。
這種氣味傳感器是一種生物傳感器,以硅納米線為換能器,以昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP為生物敏感元件。昆蟲氣味結(jié)合蛋白OBP,優(yōu)選自岡比亞按蚊(AnopheleGambiae)氣味結(jié)合蛋白OBP。
基于硅納米線的氣味識別生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
這種傳感器采用硅納米線作為換能器,其比表面積高,對表面電荷密度改變極為敏感,可實現(xiàn)氣相條件下氣味分子的高靈敏檢測,檢測靈敏度達到ppb量級;工藝過程簡單,可控性強,可與現(xiàn)有半導體工藝完全兼容;成本較低,適于批量生產(chǎn)。并且,本技術(shù)制得的生物傳感器能夠可逆地結(jié)合氣味分子,可重復使用,節(jié)約成本。