新材料

電導(dǎo)率可輕松提高1倍的超高靈敏度有機(jī)半導(dǎo)體薄膜

應(yīng)變靈敏度出色的柔軟傳感器在生物體動作的感測方面具有優(yōu)勢。東京大學(xué)與東京工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)出了一種只要手指稍微施加力量就可以獲得柔軟性，且電導(dǎo)率提高約1倍半導(dǎo)體材料——單晶體高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。這種材料可用于各種低成本傳感器，例如心率傳感器等醫(yī)療健康器件、監(jiān)護(hù)機(jī)器人的人體動作傳感器、橋梁及道路劣化診斷與監(jiān)測的應(yīng)變傳感器等等。

單晶體高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體薄膜材料C10-DNBDT，可對應(yīng)力產(chǎn)生較好的電流響應(yīng)，同時由于 采用了獨(dú)特的溶液涂敷制膜方法，使薄膜結(jié)晶化、薄膜厚度不到50nm，從而實(shí)現(xiàn)了高靈敏度。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在塑料薄膜上制作單晶體有機(jī)半導(dǎo)體晶體管時，向其施加小幅應(yīng)力時，顯示出了可獲得3%應(yīng)變的柔軟性，以及電導(dǎo)率提高約1倍的高應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)性。這一應(yīng)變靈敏度是以往金屬薄膜應(yīng)變傳感器的15倍。同時，憑借應(yīng)變效應(yīng)，響應(yīng)速度也得到大幅提高。另外，材料的半導(dǎo)體性遷移率高達(dá)17cm2/Vs，是目前最高水平10cm2/Vs的將近兩倍，這表明電流響應(yīng)速度提高了70%。通過在應(yīng)力下實(shí)施晶體結(jié)構(gòu)分析和理論計(jì)算，已確認(rèn)這一出色響應(yīng)得益于抑制分子熱振動的應(yīng)力響應(yīng)效應(yīng)。

碳納米管+超高子聚合物通過手機(jī)檢測毒氣

一個日美聯(lián)合研究小組最新開發(fā)出一種可以高靈敏檢測有毒氣體的一次性感應(yīng)材料，利用這種材料及近場通信（NFC）技術(shù)，可以讓手機(jī)在幾秒內(nèi)讀出空氣中是否存在有毒氣體。

據(jù)介紹，這種感應(yīng)材料是利用碳納米管的導(dǎo)電性變化來檢測有毒氣體濃度。碳納米管本來是導(dǎo)電性強(qiáng)的材料，但研究人員用超分子聚合物將其覆蓋，導(dǎo)致其導(dǎo)電性變差。當(dāng)接觸有毒氣體時，超分子聚合物的化學(xué)鍵被部分破壞，碳納米管的導(dǎo)電性又會大幅上升。將這種感應(yīng)材料植入使用近場通信技術(shù)的電路中，就成為可檢測有毒氣體的傳感器。

操作時，只需用具有近場通信功能的手機(jī)“刷”一下傳感器，5s內(nèi)就可在手機(jī)上讀出是否存在有毒氣體，能檢出的濃度可低至10ppm。

這種傳感器小巧便攜且成本極低，有望應(yīng)用到地鐵有毒氣體監(jiān)控等反恐或安監(jiān)場合。

巰基化硅納米線修飾電極實(shí)現(xiàn)重金屬同時檢測

環(huán)境電化學(xué)傳感器的選擇性和靈敏度的改善一直是電分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在電極修飾材料方面，納米材料已被廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)電化學(xué)分析信號。功能化納米材料借助暴露在其表面的有機(jī)基團(tuán)可以大大提高對重金屬離子的有效抓捕作用，從而提高電化學(xué)檢測的選擇性和靈敏度。

國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目都在該研究上投入資金。其中，合肥智能機(jī)械研究所郭正制備出巰基化多孔Si納米線，并將其修飾在電極上，實(shí)現(xiàn)了對Cd(II)和Pb(II)的高選擇性檢測。研究發(fā)現(xiàn)，與氨基化材料相比，巰基化的材料表現(xiàn)出更好的檢測效果，這主要?dú)w因于巰基對重金屬離子具有更大的親和力。除此之外，巰基化Si納米線修飾電極還可用于Cd(II)和Pb(II)的無干擾同時檢測。

這項(xiàng)研究在利用功能化納米材料提高電化學(xué)檢測重金屬離子的選擇性和靈敏度方面，具有重要的科學(xué)意義，為借助有機(jī)基團(tuán)增強(qiáng)重金屬離子的電化學(xué)檢測信號提供了新思路。