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科學家們最近發現，實驗室中專門生長出的碳納米管能夠大幅增強拉曼光譜儀(Raman spectroscope)的靈敏度，從而使矩陣傳感器軌跡上的熱能連有害物質的單分子都能檢測出來。 根據蘇黎世聯邦理工學院(ETH)與加州羅倫斯利物摩國家實驗室(LLNL)的科學家表示，透過生長碳納米管使拉曼光譜儀提高約10萬倍的靈敏度，將可達到讓低成本可攜式電子鼻(E-nose)偵測器實現單分子偵測的目標。 ETH教授Hyung Gyu Park與LLNL研究科學家Tiziana Bond等人共同開發這項稱為表面增強拉曼光譜(SERS)的技術，并宣稱已經發現了一種可為電子鼻等應用提高SERS的易于制造方式。 “相較于許多現有的傳感器，我們的SERS傳感器大幅提高了偵測靈敏度達10,000～100,000倍之多，”Park指出，“我們的研究結果重點或突破之處在于實現了一種簡便且價格低廉的方式來制造這種超高靈敏度傳感器──它十分可靠且能重復化學組成檢測。” 
新式高靈敏度傳感器采用碳納米管束，可讓拉曼光譜儀散射光線，從而實現超靈敏的化學檢測。（來源：H.G. Park / ETH Zurich） 拉曼光譜儀較傳統檢測方法更具有許多優點。其工作原理是透過雷射或單一頻率的光源照亮分子，然后觀察所得到的散射光源──其頻率模式可用作為指紋辨識別物質。為了確定僅有的個別分子，這些頻率必須加以大幅地放大，通常會將偵測器表面置于非常接近樣本之處，因此將它稱為“表面增強”拉曼光譜儀。 研究人員們還發現一種更可靠的新方法，甚至可檢測到最微弱的拉曼散射光源信號。他們發現，緊密叢生的碳納米管束可以用來為電子鼻建置“熱點”，使靈敏度大大提高。 該技術透過彎曲碳納米管束的兩端，使拉曼光源可接觸到混雜于碳納米管之間的任何分子。為了更進一步增強效果，使檢測結果更可靠，該團隊首先用二氧化鉿涂覆在納米管的一端，然后用金在3D結構下創造出具有數以千計的高密度納米尺寸熱點。 Bond說，這種方式不但能夠大幅提高其靈敏度，同時使得檢測結果更可靠，也更具有可重復性。 接下來，研究人員將開始展開優化過程，以及致力于讓可攜設備能現場使用電子鼻，從環境污染物、藥物殘留與化學武器中檢測出微量的物質。 |
