2008年6月7日
使用碳纳米管，麻省理工学院化学工程师已经制造出迄今为止最灵敏的电子探测器，用于感应致命气体，如神经毒剂沙林。
麻省理工学院的研究人员正在设计使用碳纳米管的传感器，如图中和顶部所示，用于检测有害气体。
这项技术还可以检测芥子气、氨和VX神经毒剂，它有可能被用作一种低成本、低能耗的设备，可以放在口袋里携带，或部署在建筑物内，监测危险化学物质。
“我们认为这可以应用于各种环境和安全应用，”查尔斯和希尔达罗迪化学工程副教授迈克尔·斯特拉诺(Michael Strano)说，他是本周发表在《Angewandte Chemie》网络版上的一篇描述这项工作的论文的资深作者。
Strano的传感器对模拟沙林等有机磷神经毒素的分子表现出创纪录的灵敏度：它可以检测到低至1毫微克（10亿个分子）的微量，大约相当于每万亿分之25的浓度。他说：“没有什么比这更接近的了。”。
沙林在1995年的东京地铁恐怖袭击中造成12人死亡，在10分钟后，它的浓度非常低(百万分之一)，可致人死亡，因此高度敏感的检测是拯救生命的必要条件。新探测器的灵敏度远远超过检测致命剂量所需的灵敏度。
为了建造超灵敏探测器，Strano和他的团队使用了一组跨微电极排列的碳纳米管。每根管子由单层碳原子晶格组成，卷成一个长圆柱体，直径约为人类头发宽度的1/50000，充当分子线。
纳米管传感器只需要很小的功率——大约0.0003瓦。一个传感器基本上可以用普通电池永远运行。斯特拉诺说:“它可以放在房间的角落里，让你忘记它。”
当一种特定的气体分子与碳纳米管结合时，碳纳米管的导电性就会改变。每种气体对电导率的影响是不同的，因此可以通过测量结合后的电导率变化来识别气体。
研究人员通过将纳米管与蚀刻在比一便士还小的硅片上的微型气相色谱柱相结合，达到了新的灵敏度水平。在将不同的气体送入纳米管之前，色谱柱会迅速分离它们。
麻省理工学院的新传感器也是第一个在这种灵敏度水平上被动可逆的纳米管传感器。为了实现这一目标，该团队需要降低纳米管传感器在其表面绑定不同气体分子的强度，使传感器能够快速连续地检测一系列气体暴露。
今年1月发表在《美国化学学会杂志》(Journal of the American Chemical Society)上的另一篇论文概述了一种新描述的化学方法，斯特拉诺和他的同事们证明，这可以通过在纳米管上涂上胺类分子来实现，胺类分子会向纳米管提供额外的一对电子。
该涂层允许气体分子与纳米管结合，但几毫秒后分离，允许柱中的另一分子进入。有了这些可逆传感器网络，气体可以在大面积传播时被追踪。
该论文的主要作者是化学工程研究生Chang Young Lee。Richa Sharma，另一位麻省理工学院的化学工程研究生，也是该论文的作者。伊利诺伊大学厄瓜多辛巴赫分校的阿达什·拉迪亚和Richard Masel开发了微柱技术。